Mit steganografischen Verfahren lassen sich digitale Wasserzeichen in Bilder einbetten. Diese Vermerke sollen in der Regel die Urheber kennzeichnen, damit sich eine illegale Nutzung nachweisen lässt.
Die hier vorgestellten Programme fügen diese Informationen ein. Die bekannteste Software stammt von Digimarc. Mit PictureMarc stellt die Firma ein Plug-in bereit, das in zahlreichen Bildbearbeitungsprogrammen wie Photoshop, Photo Paint oder Paint Shop Pro bereits integriert ist.
Der Hauptvorteil von digitalen Wasserzeichen liegt darin, dass sie üblicherweise innerhalb der vorhandenen Bildinformationen versteckt sind und somit vom durchschnittlichen Anwender nicht wahrgenommen werden. Zwar lassen sich digitale Wasserzeichen entfernen, doch leidet hierbei in der Regel die Qualität des Ursprungsbildes. Inwieweit es möglich ist, digitale Wasserzeichen zu entfernen oder zu manipulieren, lesen Sie im entsprechenden Grundlagenbeitrag.
tecChannel hat die wichtigsten Programme zur Einbettung digitaler Wasserzeichen zusammengestellt und zeigt Ihnen deren Verwendungsmöglichkeiten sowie Grenzen auf.
PictureMarc
Das Programm PictureMarc von Digimarc ist das meist verbreitetste Produkt für digitale Wasserzeichen. PictureMarc lässt sich als Plug-in in kommerzielle Produkte wie Adobe Photoshop, Corel Draw, die Micrografx Graphics Suite oder in Paint Shop Pro von Jasc integrieren, was seine weite Verbreitung erklärt. Diese Plug-ins fügen nicht nur ID-Informationen über den Urheber, sondern auch über individuelle Bildattribute ein. PictureMarc gilt als relativ robust gegen gängige Attacken. Es scheitert jedoch beispielsweise an Kompressionstechniken wie der fraktalen Datenkompression oder an einem simplen Weichzeichnen des Bildes.
PictureMarc erlaubt dem Anwender eine stufenweise Einstellung der "Prägetiefe". Leider sind in der stärksten Einstellung, die wiederum die stabilste gegenüber Attacken darstellt, sichtbare Artefakte nicht zu verhindern.
Als Marktführer in dem Gebiet der Steganografie konnte sich Digimarc im letzten Jahr über die Beteiligung von HP in Höhe von 1,5 Millionen US-Dollar freuen, was sicherlich mehr Budget für künftige Entwicklungen bedeutet.
Um das Aufspüren illegal kopierter und weiter verwendeter Aufnahmen zu ermöglichen, entwickelte Digimarc den so genannten MarcSpyder Service, der die Weiten des WWW nach Bildern untersucht, die entsprechende Wasserzeichen tragen.
Mit ReadMarc V. 1.51 ist zudem ein Stand-alone-Reader zum Auslesen von Wasserzeichen als Download verfügbar.
Name | PictureMarc |
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Hersteller | |
Preis | Im Kaufpreis der Programme enthalten. |
Plug-in/Freeware | Kein Download. Plug-in für Photoshop, Paint Shop Pro und andere. |
Betriebssysteme | Win 95/98/2000, Mac OS |
Eikonamark
Das an der Universität von Thessaloniki unter Professor Pitas entwickelte Verfahren dient ebenfalls zum Einarbeiten von Copyright-Vermerken in digitale Bilder. Eikonamark fügt im Gegensatz zu den meisten anderen Verfahren die Wasserzeichen direkt in das Bild ein, weshalb es fast alle Kompressionsverfahren übersteht, auch in höheren Kompressionsraten.
Nachteil: Als Vertreter der Bildraumverfahren geht das Wasserzeichen schon bei nur geringen Positionsänderungen einzelner Bildteile unwiederbringlich verloren.
Mit Eikonamark lassen sich aus einem zu untersuchenden Bild die Copyright-Informationen direkt auslesen. Hierfür muss das Originalbild nicht bekannt sein, was als weiterer Vorteil zu werten ist.
Eikonamark ist eine freie Software, die sich an Fans der Kommandozeile richtet. Als Resultat der Analyse erscheint zum Beispiel nur die Textzeile "Watermark has been detected". Immerhin unterstützt es die meisten Bildformate.
Name | Eikonamark |
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Hersteller | |
Preis | kostenlos |
Programm | |
Betriebssyteme | Win 95/98 |
SysCoP 1.2
Ein besonders viel versprechendes Wasserzeichen-Verfahren wurde am Darmstädter Fraunhofer-Institut für grafische Datenverarbeitung (IGD) entwickelt. Mit SysCoP 1.2 (System for Copyright Protection) wird zunächst, ähnlich wie bei der JPEG- Kompression, das Bild in 8x8 Pixel breite Blöcke aufgeteilt. Dann wird es per DCT in den Frequenzraum abgebildet und die einzubringende Information der Wasserzeichen in den mittleren Frequenzbereich eingebettet. Das DOS-kommandozeilenorientiert arbeitende Programm generiert pro Wasserzeichen entsprechende Schlüssel, ohne die niemand nachträglich die Daten auslesen kann.
Mit starker Kompression ist SysCop nicht beizukommen, allerdings zeigen sich Schwächen bei geometrischen Manipulationen oder Drucken und erneutem Scannen.
Das SysCop-System eignet sich für jede Art von elektronischen Veröffentlichungen: im Internet, auf CD-ROMs, in Bilddatenbanken oder für Video-on-Demand-Angebote. Zum Aufspüren illegaler Kopien müssen jedoch die Daten vom Server auf einen Client übertragen werden, auf dem die Kontrollsoftware läuft. Abhilfe schaffen so genannte mobile Agenten, die die Analyse der Daten direkt bei den Servern durchführen können. So sind schon Provider in der Lage, auf die Einhaltung des Copyrights zu achten.
Wer gerne mit kryptischen Parametern auf der DOS-Kommandozeile herumspielt oder Batchdateien schreibt, dem sei SysCop empfohlen. Neben MPEG-1- und MPEG-2-Dateien bettet SysCop auch Wasserzeichen in GIF-Bildern ein.
Name | SysCoP 1.2 |
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Hersteller | |
Preis | kostenlos |
Programm | |
Betriebssysteme | Sun Solaris, HP-UX, SGI IRIX, Windows NT/95, Mac OS |
JPEG Wizard
Die eher für ihre schnellen JPEG-Routinen bekannte Firma Pegasus Imaging Corp. aus Tampa bietet seit der CeBIT das vielseitige Programm JPEG Wizard als Freeware für Einzelbildbearbeitung an. Lediglich der Batchmodus ist kostenpflichtig. Hier findet (neben vielfältigen Optimierungsmöglichkeiten für JPEGs) die bisher relativ unbekannte Technik Anwendung, den Alpha-Kanal für diesen Dateityp einzusetzen. Interessierte Anwender können damit eine JPEG-Datei als Wasserzeichen in das zu schützende Bild einfügen, wobei die "Einbettungstiefe" über einen Regler für die Durchsichtigkeit (Opacity) einzustellen ist.
Der JPEG Wizard ermöglicht dem Anwender neben der JPEG-Optimierung zugleich die Welt der Steganografie kennen zu lernen. Die Einbettungstiefe ist stufenlos per Schieberegler einstellbar. Außerdem unterstützt es alle gängigen Bildformate und bietet ein ansprechendes Interface. Die Downloadgröße beträgt 2 MByte.
Name | JPEG Wizard |
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Hersteller | |
Preis | Kostenlos, Batchmodus kostet 39 US-Dollar |
Freeware | |
Betriebssysteme | Win 95/98/NT |
JK_PGS
JK_PGS wurde an der Universität Lausanne entwickelt. Der Programmname ergibt sich aus den Initialen der beiden Entwickler und der Abkürzung "Pretty Good Signature". Der Funktionsumfang des Programms beschränkt sich auf das Einbetten eines digitalen Wasserzeichens und der Möglichkeit, dieses aus einem Bild wieder auszulesen. Beide Funktionen sind durch entsprechende Schaltflächen des User-Interfaces gekennzeichnet. Die Robustheit/Sichtbarkeit lässt sich über einen Slider einstellen.
Zur Einbettung der Signatur bedient sich das Programm eines 28-Bit-Schlüssels, den die Entwickler RIN (Registration Identification Number) nennen. Die RINs können über eine institutseigene Datenbank bei der EPFL kostenfrei registriert werden. Zusätzlich kann der Benutzer eine 32-Bit-lange PIN angeben, die verhindern soll, dass die Signatur von einer nicht berechtigten Person ausgelesen wird. Soll dies allerdings gewünscht sein, so kann man den Public Key PIN=0 verwenden.
Bei JK_PGS handelt es sich um ein leicht zu bedienendes Programm, das tut, was es soll. Es verarbeitet jedoch in der vorliegenden Version 1.0 nur BMP-Dateien, die in 24-Bit-Farbtiefe vorliegen. Damit ist es für den Einsatz im Internet nicht zu gebrauchen.
Name | JK_PGS (Pretty Good Signature) |
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Hersteller | |
Preis | kostenlos |
Freeware | |
Betriebssysteme | Windows 95, SGI, Sun, Linux |
Steganos Security Suite
Mit der von DEMCOM entwickelten Steganos Security Suite steht dem Anwender eine ganze Reihe von Utilities zur Verfügung, deren Inhalte jedoch zum Teil kurios erscheinen. Neben Software, die unerwünschte Abstrahlung von Information über den Bildschirm (!) unterbinden soll, findet sich auch ein passabler Datenshredder und ein Tool zum Sperren des gesamten PCs. In diese Suite ist ebenso ein Programm mit steganografischem Ansatz integriert:
Der so genannte Steganos Explorer besitzt Drag&Drop-Funktionalität. In ihm kann der Anwender Bild-, Sound- oder Textdateien verbergen. Diese lassen sich zusätzlich mit einem 128-Bit-Schlüssel kodieren.
Der Steganos Explorer ist gewöhnungsbedürftig, aber grundsätzlich brauchbar. Die FAQ-Seite des Webauftritts von DEMCOM gibt wertvolle Hinweise über die Funktionalität der Software. Sie ist 30 Tage lang zum Testen voll funktionsfähig - der Preis von 99 Mark ist angemessen.
Name | Steganos Security Suite |
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Hersteller | |
Preis | 99 Mark |
Shareware | |
Betriebssysteme | Windows 95/98/2000, NT |
PixelTag
Das am renommierten MIT Media Lab in Boston entwickelte Programm PixelTag erlaubt das Einbetten der Copyright-Information in die Werte der Pixelhelligkeit, nicht jedoch in das Bild selbst. Durch Anwendung der Spread-Spektrum-Technologie wird das Wasserzeichen auch bei Formatkonvertierungen (TIFF zu JPEG) oder A/D-Wandlung wie beim Drucken wirkungsvoll geschützt. Hierbei wird über einen Schlüssel eine Pseudo-Zufallsfolge generiert, die mit der zu verbergenden Information moduliert und zum Originalbild addiert wird. Zum Auslesen des Wasserzeichens wird das Gesamtbild mit dem Schlüssel demoduliert, was auch ohne das Original geschehen kann.
Um das Programm PixelTag ist es mittlerweile ruhig geworden, was auf das Einreichen einer entsprechenden Patentschrift schließen lässt.
Solange das Patentverfahren nicht abgeschlossen ist, wird PixelTag nur an eine stark begrenzte Personengruppe herausgegeben. Wir verzichten daher auf eine Beurteilung an dieser Stelle.
Name | Pixeltag |
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Hersteller | |
Programm | Herausgabe nur an begrenzte Personengruppe. |
Betriebssysteme | Keine Angabe |
Weitere Tools
Um die folgenden Anbieter ist es in der letzten Zeit ruhig geworden. Das von der israelischen Firma Aliroo entwickelte ScarLet System bettet im zu schützenden Bereich ein Pflaster aus Farbbalken ein. Erst mit einem geeigneten Passwort kann ein Kunde das Bild gewissermaßen "freischalten", wodurch ein zweites unsichtbares Wasserzeichen eingefügt wird.
Digitale Bildarchive werden mit SureSign von HighWater Signum, für das eine Serverlizenz nötig ist, gleich doppelt geschützt. Ein allgemein verfügbarer Schlüssel erlaubt die Abfrage der Copyright-Informationen. Ein zweiter, nur dem Eigentümer vorbehaltener Schlüssel, ermöglicht die Anzeige zusätzlicher Informationen. Bei maximaler Resistenz bleibt die Bildqualität im akzeptablen Bereich, das Verfahren ist jedoch nicht sonderlich robust.
Das von dem japanischen Hightech-Konzern NEC entwickelte und von der Firma Informix vertriebene Wasserzeichen-Verfahren arbeitet als so genanntes Datablade-Modul für eine Informix-Server-Datenbank und verwendet die Spread-Spektrum-Technologie.
Die folgenden kleinen Programme zur Steganografie stellt die Uni Hamburg zum Download bereit.
Hide & Seek
Mandelsteg
PGE106
StegDos
S-tools
S-tools2
WNSTORM
Fazit
Die getesteten Produkte erfüllen grundsätzlich die Erwartungen, wobei sich die Programme der kommerziellen Anbieter weniger in der Funktionalität, als in der Qualität der grafischen Frontends von den wissenschaftlichen Angeboten unterscheiden. Von einer für UNIX geschriebenen Software aus dem universitären Umfeld kann und darf man nicht mehr als das Gebotene erwarten.
Eine klare Empfehlung geht an den JPEG-Wizard von Pegasus Imaging. Er beherrscht neben vielen anderen Optionen auch das JPEG-Watermarking und ist für den privaten Gebrauch kostenlos.
PictureMarc von Digimarc hat den Vorteil, dass es in den Standard-Grafikprogrammen PhotoShop, Corel Photo Paint und Paint Shop Pro bereits im Kaufpreis enthalten und deshalb zahlreichen Anwendern zugänglich ist. Für den einfachen Schutz reichen diese Plug-ins allemal. Eine lückenlose Absicherung vor feindlichen Attacken kann jedoch keines der vorgestellten Programme bieten - dafür ist die Technik der digitalen Wasserzeichen mittels der StirMarc-Attacke zu leicht auszuhebeln. (sda)