基于数字水印技术的电子档案安全维护与应用

摘 要：随着数字技术的进一步扩展与深化，电子档案数字信息在多种形式的使用中具有的开放性，给其保管带来了诸多不安定因素。故此，电子档案原始性、真实性和完整性的维护问题也就日益成为档案学科领域研究的重要内容之一。数字水印技术是随着数字信息交流的日益深化而产生的一种数字产品版权保护技术，其以独特的技术性能，在电子档案维护和应用上发挥着重要作用。

关键词：数字水印技术；电子档案；档案保护

中图分类号：G273 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）17-0243-02

电子档案一般是指以文字、图像、视频等形式存在的具有保存价值的电子文件。电子档案与纸质档案和一般的电子文件相比较，其以磁盘、光盘等作为存储介质，并通过数字网络进行传输，这样就容易被篡改、复制、伪造而不易发现，从而造成其原始性、真实性、完整性和保密性不同程度的破坏，为其信息根本性数据埋下安全隐患。这就要求在电子档案的维护与应用方面必须采取相关安全技术。而数字水印是一种不同于密码学的信息隐藏安全技术，主要应用于版权领域，起到和数字签名相同的作用，即用于保护其内容的原始性、真实性和完整性。

一、电子档案的弱点

电子档案内容是以字节来表示和实现的，并通过比特形式产生和接收，其价值信息须借以数字读取工具实现视觉和听觉等感受，属非实际的事物，这方面异于传统的实体档案。

相比于传统类型的实体档案而言，电子档案有着自己的弱点：一是分离性。电子档案的真实性表现为字节信息，而非其容易改变的格式或依附的媒体。在各种数字信息转换中，电子档案字节信息若未变化，其真实性表面看仍为真实的。如此看来，以传统理念和方法来判断电子档案真实性就已经不相适应了。二是易复制性。被保护信息呈虚拟状态的电子档案，极易被修改、复制、粘贴和移动等，且一般不留任何痕迹，以致电子档案原始性、真实性和完整性遭到破坏。三是流动性。电子档案在数字平台支持下，其保存和利用无局限性，可通过数字及信息技术在任意终端进行访问、存取等，并为利用者提供有效服务。

二、数字水印技术及其分类

数字水印指采用信息处理的方法将隐蔽的数字信息嵌入在电子文件和电子档案中的文字、图像、符号、数字等标识性信息中，但隐蔽的数字信息一般是不可见的，只有借以专门的技术设备才能提取和检测[1]。

数字水印技术在对电子档案保护应用时，由于其本身的技术特点支持和处理，不会破坏电子档案原始数据的实际使用价值。这种技术的类型从外在层面上可简单地分为感知和不易感知两种。感知型数字水印，是指可用肉眼看到水印，就像插入或覆盖在图像上的特殊标识，一般呈较淡或半透明状，直观性强，当所有权发生争议时，可通过提取、检测嵌入信息来证实法律权限归属[2]。不易感知型数字水印是指隐藏在数字产品数字信息中，就像加密技术，没有特殊的密钥就不能将其打开并读取出有关水印信息，这种技术多用于音频等电子档案中[3]。

三、 数字水印技术实现电子档案保护

（一）数字水印技术保护电子档案原理

数字水印技术的原理是利用专门信息技术算法将一些标志性的信息数据嵌入到电子档案关键位置中，其不会影响原电子档案的真实内容及有效使用性，同时单从视觉效应上也不可觉察到嵌入数据信息的存在实际。需验证时，可通过专业的读取算法从电子档案中提取嵌入的水印进行验证。

（二）数字水印模型

数字水印的一般模型包括水印信息结构、水印加载和水印检测三个部分。设A为需技术保护的原始电子档案，W为数字水印信息，K为密钥。处理后的水印记为W′，其可以通过函数F（·）实现：W′=F（A，W，K）。水印加载：设嵌入算法为E、原始电子档案为A、水印为W′，那么加入了水印后的电子档案AW可表示为：AW=E（A，W′）。水印提取（检测）：设提取水印算法为D，那么输出可以是0—1逻辑判断，也可以是包含各种水印信息的水印数据流，如文本、图像等。要验证原始电子档案A和有争议的档案图像（通常加了水印）AW的一致性，只需计算：W″=D（AW，A，K），V（W，W″，K，ε）={1W 存在；0W不存在}。其中，W″为提取出的水印，K 为密钥，函数V·为检测算法，ε为判断的阈值。

图1 电子档案中加载和检测数字水印的过程

（三）数字水印技术对电子档案保护实例分析

数字水印技术在电子档案保护方面发挥着重要作用，扮演者重要角色。下面结合图2以电子档案重要内容之一电子印章为例分析。

图2 数字水印技术在电子印章中的应用

从图2中可看出，数字水印应用于电子印章的第三层中，通过编制好的代码令水印嵌入电子印章中。通过检测水印即可观察到电子档案的原始数据是否被篡改：数字水印被技术性嵌入后，会渗透至原始信息的不同空间中，任何变动即会破坏水印信息并能被发现，[4]从而体现数字防伪的有效性；通过水印完整性的提取也可验证图像数据是否完整：在图像数据信息中嵌入完整的水印信息，检测时提取该信息，而后与原始数据信息进行仔细对比，即可确定原始数据是否被修改过。

（四）数字水印处理后的电子档案特点

通过对数字水印技术处理后的电子档案的上述分析可以看出，它具有明显的防篡改和防伪造功能、不可抵赖功能、身份认证功能等较多优势。具体表现为以下特点。

1.安全性。通过技术性的专门算法嵌入在电子档案信息数据中的数字水印数据由于其具有较强的隐蔽性能，一般情况下是难以被觉察的，更不易被擦除、篡改和伪造。同时，由于其具备较低的误测率，数字水印会随着原始数据信息的变化而改变，从而在一定技术手段支持下，我们就会很容易的检测到原始数据变更与否。当然，数字水印同样对重复添加有着一般技术所缺乏的较强的抵抗性能。

2.隐蔽性。数字水印信息被技术性嵌入到电子档案中后是不可感知的，当然，被保护的电子档案原始性数据信息也不会受到正常的有效使用和利用。虽然上文提到的易感知水印技术，如图像水印等，在人的肉眼下是能被察觉和感知，但这种对水印信息的感知只是停留在对数据信息的表面而已，被嵌入的水印信息状况如何，是否被篡改，肉眼仍是不可以确定的，换句话说，就是只有靠专业性的技术手段才可以把隐蔽的信息读取出来。

3.鲁棒性。作为电子档案信息，不同于传统的实体档案，其利用的效率和方式显而易见。这就要求电子档案信息数据在传输、复制、粘贴、修改等多种形式的利用过程中，或者说不管经受任何形式的信号处理，电子档案本身的原始信息数据也不会被破坏，仍保持其原始性、真实性、完整性等特性。而数字水印技术正是实现这一功能的关键性技术。

4.可证明性。数字水印数据信息被技术性嵌入到电子档案当中，根据需要，可随时提取和验证，以判断电子档案有关存储信息是否有效、真实和完整，甚至可以用特殊的技术手段来控制被保护电子档案数据信息的传播以及非法复制、粘贴、伪造等。

参考文献：

[1] 徐刚毅，喻建平.密码学与数字水印在电子印章中的应用[J].微机发展，2004，（11）：137.

[2] 朱学芳.数字档案信息开发及应用管理中图像水印保护技术[J].档案学通讯，2010，（5）：72-74.