Digital Watermarking

L’alternativa economica per ciò che riguarda l’autenticazione delle stampe è il digital watermarking.

Il termine digital watermarking letteralmente significa “filigrana di- gitale”. Come la filigrana è uno dei sistemi adottati per assicurare l’au- tenticità e l’integrità delle banconote (vedi paragrafo precedente), così i watermark devono garantire l’autenticità e l’integrità dei documenti digi- tali in cui sono inseriti. Per documenti digitali è lecito intendere elementi testuali, grafici, audio o video.

L’idea di base di questa tecnologia è di inserire all’interno del docu- mento da proteggere una sequenza di bit (W) detta watermark che permette di verificarne l’autenticità.

In estrema sintesi, uno schema di watermarking stabilisce due cose: • come la sequenza W deve essere inserita nel documento;

• come la sequenza W deve essere recuperata.

Il digital watermarking discende degli studi steganografici che hanno lo scopo di incapsulare un messaggio segreto, quale potrebbe essere un copyright o un numero seriale, in un cosiddetto messaggio di copertura [Mon05, BP09]. L’inserimento di tali informazioni è tipicamente parame- trizzato da una chiave, senza la conoscenza della quale è “impossibile” o almeno molto laborioso, rimuovere o riconoscere l’elemento incapsulato. L’approccio steganografico prevede che il documento utilizzato per conte- nere il messaggio segreto sia soltanto una maschera senza particolare va- lore; la corrispondenza è completamente invertita nel caso del digital wa- termark. In effetti, il messaggio nascosto che funge da protezione non ha alcun valore per l’utilizzatore finale, mentre è il documento ad assumere il ruolo di protagonista [DSG09].

Utilizzare il digital watermarking a vantaggio dell’autenticazione del- le stampe, prevede di agire attivamente sulla versione “digitale” delle stes- se, alterandone impercettibilmente l’immagine prima che venga stampata, in accordo con l’informazione autenticante che deve esservi inserita.

I watermark visibili sono costituiti da elementi visivi semitrasparenti sovrapposti alle immagini principali. Generalmente consistono in loghi o marchi delle organizzazioni che detengono i diritti delle immagini da pro- teggere e sono realizzati in modo tale da essere facilmente individuabili dall’osservatore. In questi casi il watermark è fuso con l’immagine e non può essere estratto. Il principale vantaggio di tali watermark è la capaci- tà nello scoraggiare l’uso illegale delle immagini. Un esempio che si può riportare è quello del mondo televisivo: ciascuna emittente pone il pro- prio logo in un angolo dell’immagine principale per “firmare” il materiale mandato in onda (riquadro verde in figura 2.5).

Figura 2.5:Watermark visibile, logo nell’angolo in basso a destra

I watermark invisibili invece, non sono percettibili dall’occhio umano sotto le normali condizioni visive e risultano maggiormente d’aiuto nel- l’individuare e perseguire, piuttosto che nello scoraggiare un eventuale

ladro. Sempre costituiti da un’immagine sovrimpressa, possono essere individuati solo processando algoritmicamente l’elemento grafico.

Un watermark è detto fragile se viene distrutto e reso irriconoscibile quando l’immagine digitale subisce una qualsiasi manipolazione dei dati. Esso è concepito per quelle applicazioni in cui si desidera sapere se una certa informazione è stata modificata nel passaggio dal creatore all’utiliz- zatore, nel qual caso il watermark non deve essere rilevabile o, comunque, deve presentare alterazioni. In questi casi diviene semplice determinare se un’immagine si presenta ancora intatta o se invece ha subito modifiche.

I watermark semifragili sono progettati in modo da andare distrutti in seguito a qualsiasi cambiamento che superi una certa soglia specificata da chi lo inserisce: una soglia zero individua perciò un watermark fragile [DSG09].

Un watermark robusto è pensato per resistere alle più comuni operazio- ni di trasformazioni sui dati ed è generalmente utilizzato quando occorre provare la proprietà dell’immagine, per esempio a mezzo di informazioni relative al copyright. L’informazione che trasporta deve poter essere re- cuperata anche se l’elemento grafico viene modificato e se necessario, far fronte ad attacchi intenzionali volti alla sua rimozione.

Un watermark privato può essere estratto solo se è noto a priori il suo contenuto e si è in possesso di un documento originale non marcato. Vi- ceversa, un watermark pubblico è rilevabile anche se il suo contenuto non è noto e si è sprovvisti il documento originario: è più semplice da identi- ficare, alterare o rimuovere, ma è utile per individuare il proprietario del documento.

Operare per mezzo del digital watermarking permette solo a chi pos- siede i diritti necessari per autenticare anche la facoltà di modificare op- portunamente la geometria della stampa, mentre chiunque può avere la possibilità di verificarne l’autenticità. Naturalmente, durante l’inseri- mento dell’informazione autenticante, il digital watermarking deve po- ter introdurre alterazioni sufficientemente percettibili affinché siano ro- buste al processo di stampa, ma non troppo invasive da degradare la qualità dell’immagine. Inoltre, la robustezza deve essere sufficiente an-

te in un falso positivo, ovvero l’elemento grafico risulterà non autentico quando invece lo è. Al contrario, se la robustezza è troppo marcata, pur restando contenuta a livello ottico in modo da non degradare l’immagine, il sistema di autenticazione basato sul watermarking potrebbe dar luogo a falsi negativi: il prodotto digitalizzato e nuovamente stampato risulta alla verifica come autentico, nonostante sia una copia o una riproduzione non autorizzata. In uno scenario applicativo, a un contraffattore basterebbe ve- nire in possesso di una stampa, un documento o un package originale per essere in grado di riprodurne di “autentici” al fine di realizzare prodotti contraffatti.

Questo limite di robustezza fra una stampa-acquisizione e un proces- so di stampa-acquisizione-stampa-acquisizione è molto difficile da otte- nere con l’utilizzo di tecniche di digital watermarking, se non in specifici contesti sperimentali.