8. Dayanıklı Sayısal Damgalama ve Damga Güvenliği

Transkript

1 8. Dayanıklı Sayısal Damgalama ve Damga Güvenliği

2 Örtülü (damgalı/gizli mesajlı) ortam üzerinde gerçekleştirilen normal veya muhtemel kötü niyetli işlemler sonucunda dahi damganın görülebilir kalması ya da işlevini sürdürebilmesi, bir sayısal damganın dayanıklılığını göstermektedir. Bu bakımdan, görülebilir ve görülemez sayısal damgalama teknikleri; Kırılgan, Yarı kırılgan ve Dayanıklı olmak üzere üç ana grupta değerlendirilir.

3 En ufak bozulmada veya değişiklikte dahi görünürlüğünü kaybeden sayısal damgalama uygulamaları kırılgan grupta yer alır. Diğer yandan yarı kırılgan sayısal damgalar, iyi niyetli veya normal içerik kullanımına bağlı bozulmalara/değişikliklere karşı dayanıklı iken yasal olmayan veya kötü niyetli içerik kullanımından kaynaklanan dönüşümlerde işlevsiz kalabilmektedir. İçeriğin yasal çerçevedeki normal kullanımında ortaya çıkan tanımlı bozulmalar ile bilinen saldırılar sonucu oluşan bozulmalara karşı işlevini yerine getirebilen sayısal damgalar ise dayanıklı olarak sınıflandırılır. Genellikle izinsiz sayısal kopyalamalara karşı koruma ve veri doğrulama uygulamalarında kullanılan dayanıklı damgalar, kopyalama veya erişim izin denetim bilgisi taşır. Damgalama yönteminin dayanıklılık açısından değerlendirilmesi ve sayısal damga dayanıklılığının belirlenmesi, kullanılabilirliklerini göstermek adına son derece önemlidir. Bu durum sadece damgalama uygulamalarının gerçek hayatta kullanımı açısından değil, yeni sayısal damgalama yöntemlerine dair bilimsel araştırma ve geliştirme süreçlerinde de geçerlidir.

4 Kısaca dayanıklı damgalama (robust watermarking) kavramından farklı olarak, bir damganın güvenliği (watermark security), kasıtlı, izinsiz veya uygun olmayan müdahaleler ile saldırılara karşı direnç yeteneği şeklinde ifade edilir. Bu durum genellikle yetkisiz kişilerin damgalama ile hedeflenen koruma kalkanından kurtulmak amacıyla başvurduğu değişiklikler ya da saldırılar sonucu ortaya çıkmaktadır. Uygulamalardaki farklı güvenlik gereksinimleri de dikkate alınarak sayısal damgaların yetkisiz tespitten korunması, yetkisiz yerleştirmeden korunması ve yetkisiz kaldırmadan korunması önem arz etmektedir.

5 Gerçekleştirilen ve yıllarını kapsayan bir sınıflandırma çalışmasında, dayanıklı sayısal damgalama alanında yaklaşık ve sayısal damga güvenliği alanında ise yaklaşık 5000 değişik araştırma olduğu tespit edilmiştir. Sayısal damgalamanın amacını ortadan kaldırabilen bozulmalar ve saldırılar yönünden değerlendirilen bu çalışmalarda, dayanıklılık ve güvenlik gereksinimleri ele alınmaktadır (Şekil 1). Şekil 1. Sayısal damgalamada bozulmaların ve saldırıların yeri.

6 Dayanıklı Sayısal Damgalama Dayanıklılık (robustness), damgalama detektörü (algılayıcısı) için oldukça önemli bir parametredir. Sayısal damgalama literatüründe değişik boyutları ile ele alınan dayanıklılık kavramı, en temel tanımıyla işlenen bir imge ya da ortam içerisinde damganın başarılı şekilde tespit edilebilmesi olarak da ifade edilmektedir. Dayanıklı damgalamanın hedefi, bozulmuş, dönüşüme uğrayan ya da işlenen içerikten sayısal damganın elde edilmesidir. Bu açıdan dayanıklılık, bozulmanın sebebinden bağımsız olarak ele alınır. Diğer bir ifade ile içerikteki bozulmanın istenmeyerek ya da bir saldırı sonucu ortaya çıkmasına bakmaksızın, hatasız olarak sayısal damganın tespiti ile ilgilidir.

7 Örtülü verideki (Not: Sayısal damga ile korunan içerik, eser, çalışma ya da ürün örtülü veri olarak ifade edilmektedir) bozulmalardan sonra damgayı tespit edebilmek üzere literatürde sunulan ve uygulamada kullanılan çok sayıda yaklaşım bulunmaktadır. Bu yaklaşımların önemli bir bölümü damganın muhtemel tüm bozulmalara karşı dayanıklı olmasını hedeflerken bazıları ise özel türlerdeki bozulmaların üstesinden gelebilecek niteliktedir. Bozulma türlerinin fazlalığı ve sayılarındaki hızlı artış da dikkate alındığında, dayanıklı damgalama için birden fazla yaklaşımın bütünleşik kullanımı kaçınılmaz görülmektedir.

8 Dayanıklı sayısal damgalama amacıyla literatürde sunulan yaklaşımlar içerisinde: Fazla gömü, Ayrık spektrum kodlama, Algılanılır büyüklükteki katsayılara gömü, Dayanıklılığı bilinen katsayılara gömü, Detektörde bozulmaları düzeltme ve Damgalayıcıda bozulmaları ön düzeltme yer almaktadır.

9 Fazla gömü yöntemlerinde sayısal damga, basit bir yaklaşım ile örtü verisine birden fazla kere yerleştirilmektedir. Her biri farklı bir kodlama yöntemiyle yerleştirilen damganın genel olarak değişik ve belli türlerdeki bozulmalara dayanıklı kalması temin edilmektedir. Frekans düzleminde uygulanan fazla gömü fikri, Provos (2001) tarafından geliştirilerek ayrık spektrum kodlu sayısal damgalama önerilmiştir (Şekil 2). Bu yöntemde iki önemli özellik esas alınmaktadır. Şekil 2. Ayrık spektrum kodlu sayısal damgalama.

10 1. Herhangi bir frekansa dahil edilen işaret enerjisi oldukça küçüktür. Dolayısıyla ortaya çıkan düşük düzeydeki işaret-gürültü oranı (signalto-noise ratio-snr), algılanabilir bozulmalar oluşması riskini azaltmaktadır. 2. Sayısal damganın çok fazla sayıdaki frekanslara dağıtılması bilinen birçok işaret bozulmasına doğal olarak dayanıklılık sağlamaktadır.

11 Sayısal damgalama işlemi için örtü verisinin tüm katsayılarının uygun olmayacağı gerçeğinden hareketle yeni bir yöntem önerilmiştir. Algılanılır büyüklükteki katsayılara gömü olarak da tanımlanan bu yöntem, örtü verisi bozulmadıkça algılanır büyüklükteki katsayılarının değişmeyeceği esasına dayanmaktadır. Buradan hareketle örtü verisi katsayıları iki grupta sınıflandırılarak sayısal damga için dayanıklılık sağlayacak algılanır büyüklüktekiler kullanılmaktadır. Böylece normal sıkıştırma, iletim ve gösterim (kullanım) gibi teknolojilerin algılanır büyüklükteki tüm öznitelikleri muhafaza etmesi ve sayısal damgadaki bozulma ihtimalinin ortadan kaldırılması sağlanmaktır.

12 İlerleyen yıllarda yine bu kavram çerçevesinde ancak özellikle orta düzeyde algılanılır büyüklükteki katsayıların kullanıldığı başkaca sayısal damgalama çalışmaları da literatüre kazandırılmıştır. Birçok uygulamada sayısal damganın örtü verisine yerleştirilmesi (kaynakta) ile örtülü veriden elde edilmesi (hedefte) arasında spesifik işlemlere karşı da dayanıklılık istenmektedir. Genel yaklaşımlar haricinde doğrudan ilgilenilmesi gereken bu süreçler dayanıklılığı bilinen katsayılara gömü yöntemleriyle sağlanabilmektedir. Damga detektöründe bozulmaları ve damgalayıcıda bozulmaları ön düzeltme dayanıklı damgalama yaklaşımları içerisinde son dönemde yerini alan yöntemlerdir.

13 Damgalama Çeşidine Göre Sınıflandırma Gürültü olarak ekleme: Bu türde filigran gürültü olarak eklenir. Gürültü; sahte rastgele (pseudorandom), Gauss dağılımıyla yada kaotik sıralama ile elde edilebilir. Görüntü olarak ekleme: Bu türde filigran binary görüntü, damga, logo ya da etiket olabilir.

14 Kullanılan Bilgi Alanına Göre Sınıflandırma Uzaysal Domain: Veri bitleri üzerinde değişiklik yapılaması ile uygulanır. LSB yöntemi gibi. Frekans Domain: Dönüşüm uzayı olarak ta adlandırılır. DCT (Discrete Cosine Transform), DWT (Discrete Wavelet Transform), DFT (Discrete Fourier Transform) dönüşümleri kullanılır.

15 Uzaysal Domain ve Frekans Domaini Özellik Uzaysal Domain Frekans Domaini Kapasite Yüksek Düşük Sağlamlık/Dayanıklılık Kırılgan Daha güçlü Fark edilebilirlik İyi kontrol edilmeli Fazla kontrole gerek yok Hesaplama Maliyeti Düşük Yüksek Hesaplama Karmaşıklığı Düşük Yüksek Hesaplama Zamanı Az Çok Kullanım Amacı Genellikle kimlik kanıtlama Telif Hakkı

16 Çeşitli Yöntemlerin Karşılaştırması Algoritma Avantajları Dezavantajları DCT Filigran frekans katsayıları kullanılarak gizlenmektedir. Filigran gizli bir şekilde eklenir ve herhangi bir atak sonucunda yok edilemez. DWT Zaman ve uzay domainlerinin er ikisinde de iyi bir yerleştirme yapar. Yüksek sıkıştırma oranı sunar. DFT Döndürme, ölçeklendirme ve dönüştürme işlemlerini yapmaktadır. LSB Anlaşılması ve uygulanması basittir. Görüntü kalitesinde düşük seviyede bozulma yaratır. Yüksek seviyede şeffaflık sağlar. Yanlış frekans katsayılarının kullanımıyla resim bozulabilir. Hesaplama maliyeti çok yüksektir. Sıkıştırma zamanı uzundur. Görüntü yada video çerçevelerinde gürültü yada bulanıklık meydana gelebilir. Karmaşık bir uyarlamadır. Hesaplama maliyeti çok yüksek olabilir. Sağlam değildir. Gürültüye karşı dayanıksızdır. Kesme yada ölçekleme işlemlerine karşı dayanıksızdır.

17 Volumetrik Bozulmalara Dayanıklılık Örtülü verideki özel örnek gruplarının değerlerini değiştiren bozucu sonuçlar valumetrik bozulma olarak adlandırılır. Damga algılama üzerinde etkili olan beş önemli valumetrik bozulma bilinmektedir. Bunlar İlave gürültü, Genlik dalgalanmaları, Doğrusal filtreleme, Kayıplı sıkıştırma ve Nicemlemedir.

18 Sayısal damgalama algoritmalarının hemen hemen tamamı ilave gürültü valumetrik bozulmaların üstesinden gelecek şekilde tasarlanır. Zira örtülü veri genellikle ilave gürültülü (örneğin beyaz gürültü) kanallar üzerinden iletilir. Gerçekte damgalı örtü verilerinin ilave gürültü ile modellenmesi tek başına iyi sonuçlar vermeyebilir. Örneğin müzik için ses veya resim için parlaklık seviyesi (genlik) dalgalanmaları, örtülü verinin bizzat kendisiyle ilgilidir ve bu süreçler örtülü verinin beklenen işlevleridir. Sayısal damganın bu tür genlik dalgalanmalarına karşı tam dayanıklılığı ancak ortam içerisindeki damga tespit bölgesinin merkezden yayılan bir hüzme şeklinde belirlenmesine bağlıdır. Şekil 3 te örnek volumetrik bozulmalar ve bu bozulmalar sonucunda damganın nasıl etkilendiği görülmektedir.

19 Şekil 3. Volumetrik bozulmalar ve örtülü görüntülerdeki damgalarda oluşan değişim.

20 Genel bir işaret işleme aracı olarak kullanılan doğrusal filtreler ile ses, görüntü ve video gibi ortamlarda normal ya da istenilen değişiklikler yapılmaktadır. Bu işlemlere örnek olarak bas-tiz ayarlama, bulanıklaştırma ve keskinleştirme verilebilir. Sayısal damganın doğrusal filtrelemeye dayanıklılığı iki şekilde sağlanabilir: 1. Referans örüntünün (pattern) en fazla enerjiye sahip olacak şekilde ve filtre tarafından en az değiştirilen frekanslarda tasarlanması ilk yaklaşımdır. 2. Kalker ve Janssen (1999) tarafından geliştirilen diğer yaklaşım ise simetrik filtreli konvolüsyonla değişmeyen damga çıkartım yöntemidir. Bu konvolüsyon türü her bir Fourier katsayısının genliğini değiştirirken fazı üzerinde bir etkisi bulunmamaktadır. Dolayısıyla tespit işleminde damga doğrusal filtrelemeye karşı dayanıklılık kazanmaktadır.

21 Kayıplı sıkıştırılmış örtülü veri, çözüldüğünde orijinal kopyasının bire bir eşleniği değildir. Bu durumdaki kayıplara, insan algısını etkilemeyecek şekilde bilgisayar ortamında müsamaha edilebilmektedir. Kayıplı sıkıştırma algoritması ve sıkıştırma süreçlerine dayanıklı bir sayısal damga dikkate alındığında, damga için elverişli veri yükü, sıkıştırılmış gösterimin bir parçasını kodlamak amacıyla kullanılabilmektedir. Böylece sıkıştırma algoritması iyileştirilirken (orijinale uyumluluk arttırılırken) aynı zamanda ilk yaklaşımlardaki damgalama algoritmasının ortaya çıkardığı gereksiz işlemler ortadan kalkmaktadır. Nicemleme gürültüsü, karakteristik olarak bağımsız gürültü ilavesine oldukça benzemektedir. Doğrusal bağıntı üzerinde etkisi ise son derece azdır. Damgalama sürecinde, örtü verisi ortamın nicemleme faktörü veya Olasılık Dağılım Fonksiyonu (PDF) üzerinde hemen hemen hiçbir kontrol bilgisi bulunmayacağından, sıklıkla doğrusal bağıntı nicemlemeye karşı son derece hassas olacaktır.

22 Diğer Bozulma (Geçiş ve Geometrik) Türlerine Dayanıklılık Valumetrik bozulmalara ilave olarak özellikle geçiş (temporal) ve geometrik bozulmalara karşı damgalama dayanıklılığı önemli bir araştırma-geliştirme konusu olarak halen canlılığını devam ettirmektedir. Geçiş bozulmaları ses ve video işaretlerini etkileyen gecikmelerden ve geçiş ölçeklendirmesinden oluşmaktadır. Diğer taraftan yine ses ve video verilerini etkileyen geometrik bozulmalar ise rotasyon, çevirme, eğme/kesme, perspektif dönüştürme ve en-boy oranı değişiklerini içermektedir. Her iki bozulma türü de genel olarak tüm ortamı (ses ya da video) etkileyebileceği gibi kısmi/bölgesel etkileri de olabilmektedir. Geçiş ve geometrik bozulmalara dayanıklılık Dugelay ve Petitcolas (2000) ile Liskiewicz ve Wölfel (2005) tarafından ele alınmış ve tedbirler önerilmiştir.

23 Son dönemde yapılan diğer çalışmalar da dikkate alındığında bu yöntemleri beş ana grupta incelemek mümkündür: 1. Tam Arama (Hartung ve diğ., 1999), 2. Eşleme/Kayıt (Tirkel ve diğ., 1998; Xu ve diğ., 2000), 3. Otokorelasyon (Honsinger, 2000), 4. Sabit Damga (Lin ve Chang, 1999) ve 5. Örtülü Eşleştirme (Dittmann ve diğ., 2000).

24 Sayısal Damga Güvenliği Güvenlik kavramı genel olarak sayısal damganın kasıtlı bozma ve müdahale işlemlerine (işaret bozulmalarından farklı olarak) direnç göstermesi şeklinde ele alınmaktadır. Kötü niyetli bu girişimlerde temel amaç, sayısal damganın işlevini yerine getirmesini engellemektir. Damga güvenliğini tehdit eden değişik saldırı türleri Şekil 4 te gösterilmektedir. Güvenlik şemsiyesi oluşturmak ancak bu üç (aktif, pasif ve sistem saldırıları) genel grupta değerlendirilen tüm saldırılara veya uygulamanın gereksinimlerine bağlı olarak belirli saldırılara dirençli sayısal damga kullanımı ile mümkündür.

25 Şekil 4. Sayısal damgalamada saldırılar.

26 Damga Güvenlik Gereksinimleri Benzer birçok alanda olduğu gibi sayısal damgalama gereksinimleri de yine uygulamalara bağlı olarak önemli farklılıklar gösterebilmektedir. Bazı uygulamalar örneğin cihaz denetim uygulamaları için sayısal damganın korunmasına dahi gereksinim yokken kopya denetim sistemlerindeki sayısal damgaların çok farklı saldırı formlarına karşı direnç göstermesi beklenir. Burada bilinmesi gereken bir başka husus da bir uygulamanın kendisinin ya da farklı kullanım alanlarının gerektirdiği sayısal damga güvenlik düzeyi kendi içerisinde değişebilmektedir. Askeri ve sağlık uygulamalarındaki güvenlik düzeyi diğer yaygın uygulamalara kıyasla oldukça üst düzeylerdedir.

27 Uygulamaların her birisinde belirli kişilerin sayısal damga yerleştirme, tespit veya kaldırma yeteneğinin olması istenirken diğer yetkisiz (istenmeyen) şahısların bu işlemlerin bazılarını ya da tamamını yapabilmesini engellemek temel gereksinimdir (Tablo 1). Tablo 1. Özel ( private ) ve genel ( public ) sayısal damgalama uygulamaları. Sırasıyla yetkisiz damga yerleştirme, tespit veya kaldırma kavramlarını daha kolay anlamak amacıyla, içerisinde Ahmet ve Serdar karakterlerinin bulunduğu üç basit senaryo:

28 I. Ahmet, yüz ulusal istasyonda yayınlanmak üzere kendi hazırladığı ticari radyo reklamlarına sayısal damga yerleştiren (damgalı ses ortamı) bir firma sahibi olsun. Böylece basit bir sayısal damga detektörü ile bu radyo istasyonlarını izleyerek ve kendi reklamlarını kayıt ederek bunları daha sonra radyo istasyonlarından gelecek yüz adet fatura ile karşılaştırabilecek ve yanlış/gereksiz ödeme taleplerini önleyebilecektir. Senaryo gereği Serdar ın bu yüz ulusal radyo kanallarından birisinin işletmecisi olduğunu ve kendi reklamlarından birisini Ahmet inki yerine yayınlamak istediğini düşünelim. Ayrıca, bu reklam süresi için yine Ahmet ten (haksız) ücret almak istediğini varsayalım. Böyle bir durumda Serdar kendi reklamına Ahmet e ait sayısal damgayı yerleştirip yayınladığında (Sahtecilik Saldırısı), Ahmet bu damgayı tespit edecektir ve kendi reklamının yayınlandığına inanarak kandırılmış olacaktır. Örnek senaryodan da anlaşılacağı üzere, uygulamada sadece Ahmet in sayısal damga yerleştirebilmesi istenmektedir ve Serdar ın gerçekleştirdiği işlem yetkisiz damga yerleştirme olarak adlandırılmaktadır.

29 II. İkinci senaryoda Ahmet in, İnternet üzerinden erişilen resimlere belli bir ücret karşılığında sayısal damga yerleştirme hizmeti sunduğunu varsayalım. Bununla birlikte Ahmet tarafından sağlanan oldukça pahalı bir başka hizmet ile damgalı resimlerinin Web üzerinde görüntülenme sayıları da müşterilere raporlamaktadır. Dolayısıyla müşteriler kendilerine resimlerin yetkisiz dağıtımını belirleyebilmektedir. Böyle bir senaryoda Serdar ın kendi web tarayıcısını kurduğunu ve Ahmet tarafından resimlere yerleştirilen damgaları tespit ettiğini (Pasif Saldırı) düşünelim. Böylece çok daha ucuz bir alternatif çözüm ile Ahmet tarafından sunulan raporlama hizmetinin alınmasını engelleyebilecektir. Serdar, damgalama işlemine ait maliyetten kaçındığı için genel olarak çok cazip bir hizmet sağlamış olmaktadır. Örnek senaryoda görüldüğü gibi, uygulamada sadece Ahmet in sayısal damga tespit edebilmesi istenmektedir ve Serdar ın gerçekleştirdiği işlem yetkisiz damga tespiti olarak adlandırılmaktadır.

30 III. Son senaryo gereği Ahmet in bir film stüdyosu sahibi olduğunu ve dağıtımdan önce tüm filmlerine kopya denetim sayısal damgası yerleştirdiğini, ayrıca piyasadaki tüm kaydedici (çoğaltıcı) cihazların, üzerlerindeki damga detektörleri yardımıyla bu firmaya ait damgayı algılayabildiğini ve bu tür filmleri kopyalamayı ret ettiğini varsayalım. Serdar, kopya koruma damgasını kaldırabilen bir cihaz geliştirmiş korsan olarak Ahmet in filmlerinin yasal olmayan kopyalarını kolayca üretebilecektir. Bu senaryodan da anlaşılacağı üzere, uygulamada hiç kimsenin sayısal damgayı kaldırabilmesi istenmemektedir ve Serdar ın gerçekleştirdiği işlem yetkisiz damga kaldırma olarak adlandırılmaktadır. Yukarıda örneklerle açıklanan üç önemli saldırı türünün yanı sıra yetkisiz damga değiştirme olarak da adlandırılan bir başka durum daha söz konusudur. Bu yaklaşım aslında yetkisiz damga kaldırma ve yetkisiz damga yerleştirme saldırılarının birlikte kullanıldığı özel bir saldırı olarak değerlendirilmektedir. Özetle, örtülü veriden geçerli bir damganın kaldırılarak başka bir sayısal damganın yerleştirilmesini kapsamaktadır.

31 Damga Güvenliği Sayısal damga güvenliğine yönelik tüm saldırılar, özellikle son dönemde geliştirilen oldukça etkili çözümler ile sonuçsuz bırakılabilmektedir. Bu amaçla literatürde sunulan ve sayısal damga güvenliğine yönelik yetkisiz tespitten koruma, yetkisiz yerleştirmeden koruma ve yetkisiz çıkartımdan koruma çalışmaları bulunmaktadır. Sayısal damganın yetkisiz yerleştirmeden korunması yaklaşımı genel olarak standart şifreleme tekniklerinin kullanımı esasına dayanmaktadır.

32 Sayısal damganın yetkisiz tespitten korunması değişik şekillerde sağlanabilmektedir. Örneğin üçüncü şahısların sayısal damganın ne ifade ettiğini çözmesi standart bir şifreleme yöntemi kullanarak engellenebilmektedir. X-ray filmlerinde hasta bilgilerinin bulunması örneğinde olduğu gibi basit bir şifreleme çözümüyle bu işaretlerin okunması ve hastaların kimliklerinin belirlenmesi önlenebilmektedir. Bazı uygulamalarda ise sadece sayısal damga varlığının varlığını görmek yeterli olmamaktadır. Ayrıca damganın içerdiği mesaj da bilinmek istenmektedir. Bu noktada sayısal damgalama ve gizliyazı disiplinlerinin kesiştiği çözümler ön plana çıkmaktadır.

33 Sayısal damganın yetkisiz çıkartımdan korunması, diğer ikisinden farklı olarak tamamen ulaştırma katmanı ile ilgili bir problemdir. Diğer bir ifade ile üçüncü şahıslar, gönderilen mesajın hedefe ulaşmasını engellemeye çalışmaktadır. Bu sebeple çözüm yaklaşımında şifreleme yöntemlerinden çok yayılı spektrum yöntemleri esas alınmaktadır ve böylece aynen askeri haberleşme sistemlerinde olduğu gibi yetkisiz damga çıkartımından korunma sağlanabilmektedir.

34 Damga Güvenliğine Karşı Saldırılar Sayısal damgalama sistemlerinde güvenliği tehdit eden ve her geçen gün yenileriyle karşılaşılan değişik saldırılar bilinmektedir. Şifreleme araçları ile bunlardan bazılarının doğrudan ya da dolaylı olarak üstesinden gelinebilirken bazıları için güvenilir karşı önlemler henüz bulunmamaktadır. Bunlar halen araştırma-geliştirme çalışmalarının güncel konuları arasında yer almaktadır. Literatürde bilinen önemli saldırı yöntemleri aşağıda sıralanmaktadır: Kararsızlık saldırıları (örneğin mozaik saldırısı) (Su ve Girod, 1999), Patolojik bozulmalar (örneğin senkronizasyon saldırısı ve doğrusal filtreleme/gürültü önleme işlemleri) (Kutter ve Petitcolas, 1999; Su ve Girod, 1999), Kopya saldırıları (Kutter ve diğ., 2000),

35 Belirsizlik saldırıları (Craver ve diğ., 1998), JPEG sıkıştırma saldırısı, Kurcalama saldırısı (Cao ve diğ., 2011), Gauss saldırısı, Histogram dengeleme saldırısı (Song ve diğ., 2010), Modelleme saldırısı, Protokol saldırıları, Şablon saldırıları, İstatistiksel saldırılar (Nin ve Ricciardi, 2013), Hassasiyet analizi saldırıları (Linnartz ve Dijk, 1998), Bilinen mesaj saldırısı (Samadi ve Seyedin, 2013), Sahip saldırısı ve saldırgan saldırısı (Guo ve Prasetyo, 2013).

36 Basit saldırılar: Sıkıştırma ve genel imge işleme yöntemleri olarak belirtilebilir. Buradaki amaç imge üzerinde yapılan değişikliklerle damganın algılanmasını engellemektir. Süzgeçleme, sıkıştırma (JPEG), gürültü ekleme ve niceleme bu sınıfa örnek verilebilir. Geometrik ataklar: Yatay eksende döndürme, dikey eksende döndürme, açılı döndürme, ölçekleme, satır ya da sütunların silinmesi gibi yöntemlerle filigranın yok edilmeye yada bozulmasına neden olan ataklardır.

37 Silici saldırılar: Amaç damgayı ortadan kaldırmaktır. Bunun için damga modellenip kestirilmeye çalışılır ve orijinal imge ve damga olmak üzere ayrıştırılır. Bu kategori, gürültü giderme, remodülasyon, çakışma ve ortalama alma yöntemlerini içerir. Gürültü giderme saldırısı: Damganın istatiksel olarak modellenebilen bir gürültü olduğu varsayımını temel alır. Bu yüzden elde bulunan damgalanmış imge kullanılarak orijinal imgenin kestirilebilmesine, eklenmiş damganın tamamen çıkarılmasına imkan verir.

38 Ortalama alma saldırıları: Daha çok video damgalama uygulamalarında göze çarpar. Bu tür saldırılar aynı görüntünün (durağan veya video çerçevesi) farklı anahtar veya damga ile damgalanmış sürümlerinin ortalamasının alınarak yeni bir görüntü elde edilmesine dayanır. Eldeki damgalanmış görüntü sayısı yeterince fazla ise damgaların toplamının ortalamasının sıfıra yakın olacağı varsayımdan hareketle en son elde edilen ortalama görüntüde damga bulunmayacaktır.

39 Çakışma saldırıları: Daha çok video damgalama uygulamalarında göze çarpar. Aynı imgenin farklı damgalanmış sürümlerinin küçük parçaları alınıp birleştirilerek (bir nevi yapboz) yeni bir imge elde edilir, böylelikle bu yeni imge herbir damgadan bir parça içermiş olur. Damga çıkarma aşamasında imgede hiçbir kalite düşüklüğü olmamasına karşın damga elde edilemez

40 Mozaik saldırısı: Telif hakkı koruma kapsamında interneti tarayıp korsan sayfalarda bulunan görüntülerde damga taraması yapan otomatik telif hakkı koruma sistemlerini yanıltmak üzere geliştirilmiştir. Mozaik saldırısında damgalanmış imge algılayıcının damgayı bulamayacağı parçalara bölünmektedir. Damga algılayıcı damgayı bulamamakta ancak bu küçük parçalar web sayfasında birleştirilerek korsan olarak yayınlanabilmektedir.

41 Güvenlik Saldırısı: Eğer filigran algoritması biliniyorsa, saldırgan filigranı geçersiz kılacak değişiklikleri yapabilir ya da filigranı değiştirir. Bu durumlar için ek önlemler alınması gerekmektedir. Protokol Saldırısı: Bu saldırının amacı filigranı yok etmek ya da devre dışı bırakmak değildir. Filigran algoritmasını bulup başka dökümanlar için kullanmayı amaçlar.

42 Kriptografik Saldırılar: Aslında damgalama yöntemiyle değil yöntemde kullanılan anahtarla ilgilidir. Diğer kriptografi uygulamalarındaki saldırılarla benzerlik gösterirler. Ayrıntılı bir arama sonrası gizli bir bilgi bulma amacı güderler. Bu kategoride başka bir saldırı da Oracle olarak bilinmektedir. Saldırgan, damgalanmış imge üzerinde değişiklikler yapıp algılayıcıda test ederek damganın algılanamadığı imgeyi bulmaya çalışır.

43 Damgalama Dayanıklılığı ve Damga Güvenliği Değerlendirme Araçları Damgalama dayanıklılığının ve damga güvenliğinin değerlendirilmesi amacıyla ticari ya da ücretsiz olarak kullanılabilen değişik araçlar bulunmaktadır. Ayrıca literatürde yer alan bazı makalelerde bilinen sayısal damgalama yöntemlerinin güvenlik düzeyleri incelenmektedir. Yaygın uygulamalarıyla bilinen JK_PGS, SysCop, SureSign, Data Stash, Digimark, Eikonamark, Icemark, JPHS, SignMyImage, StegHide ve Tajnopis araçları ile üretilmiş sayısal damgalama örneklerinin dayanıklılık incelemesi ve değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Sayısal görüntüler üzerinde gerçekleştirilen ölçeklendirme, germe, döndürme, kırpma, sıkıştırma ve renk derinliği indirgeme gibi değişik saldırılar karşısında bu yazılımlar tarafından yerleştirilen damganın dayanıklılığı üç ayrı grupta incelenmektedir: I. Damga okunabilir (pass), II. Damga okunamaz (fail) ve III. Damga varlığı anlaşılır fakat okunamaz (pass/fail).

44 Test sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirildiği bu çalışma, en dayanıklı damgalamanın Digimarc ile gerçekleştirildiğini göstermektedir. Son dönemde literatüre kazandırılan bir başka çalışmada geliştirilen araç için genetik algoritmalar yöntemi ve ağırlıklandırılmış PSNR ın (peak signal-to-noise ratio = tepe sinyal-gürültü oranı) esas alındığı görülmektedir. Güvenlik değerlendirmesinde kullanılan stokastik (olasılıksal) arama ile damgasız imgenin hemen hemen aynısı elde edilebilmektedir. StirMark, Cambridge Üniversitesi nde geliştirilmiş ve literatürde bilinen ilk sayısal damga dayanıklılık test aracıdır. Uygulama, adresinden indirilebilmektedir ve ücretsiz olarak kullanılabilmektedir.

45 unzign başka bir anonim araştırmacı tarafından geliştirilen benzer sayısal damga dayanıklılık test aracı olarak ücretsiz olarak kullanılabilmektedir (unzign, 2014) ( veya Son dönemde geliştirilen VisiMark1_0, video damgalama algoritmaları dayanıklılık incelemesi için önemli bir yardımcı test aracı olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yazılım kullanılarak bilinen tüm video saldırıları (çerçeve düşmesi, çerçevelerin yer değiştirmesi vb.) ve geometrik saldırılar (geleneksel olanların yanı sıra piksel yok etme saldırısı dahil) karşısında video içerisinde yerleştirilmiş sayısal damga dayanıklılığı oldukça başarılı ve kolay bir şekilde değerlendirilebilmektedir (Şekil 5). Şekil 5. VisiMark1_0 arayüzünden bir görünüm.

46 Benzer şekilde geliştirilen, bir arayüzle kullanıcılara damga dayanıklılık değerlendirmesi yapma imkanı veren Optimark aracı da etkili bir araç olarak kullanılabilmektedir. Geliştirilen bir başka test aracı ile sayısal damga dayanıklılık değerlendirmeleri profesyonel olarak yapılabilmektedir. İlk geliştirme süreçlerinde sayısal damga yöntemi üzerinde çalışan bilim insanlarına algoritmalarını iyileştirme yapabilecekleri yorumlar da sunabilen yazılım ile bilinen tüm saldırılara karşı damga dayanıklılığı detaylı ve kategorik bir şekilde incelenebilmektedir.

47 Sonuç Birçok içerik, eser ya da sayısal ürünün özellikle yaygın internet ağında korunması günümüzde ve gelecekte önemli bir zorunluluktur. Bu uygulamalarda telif hakları ve özellikle ticari boyut açısından ihtiyaç duyulan ve sayısal damga ile gerçekleştirilen korumanın geçerliliği ancak ve ancak dayanıklı damgalama ve damga güvenliğinin tesis edilmesi ile mümkün olabilmektedir. Damgalama dayanıklılığı, önemli bir gösterge olarak sayısal damganın meşru ve normal içerik kullanımına dayanmasını ifade etmektedir. Bu kapsamda, etkili bir dayanıklılık düzeyi temin etmek üzere geliştirilen genel yöntemlerin yanı sıra içerikler üzerinde gerçekleştirilen çok yaygın ve bilinen işlemlere dayanıklılık sağlamak üzere literatürde sunulan özel çözümler üzerinde durulmuştur. Fazla gömü ve ayrık spektrum damgalama ile uygulamalarda üst düzey dayanıklılık garanti edilebilmektedir. Geometrik bozulmalar ile birlikte ele alınan valumetrik bozulmaların damgalama üzerine etkileri ve karşı önlemler açıklanmıştır.

48 İkinci önemli konu damga güvenliğidir. Üçüncü şahısların (ya da korsan) sayısal damga ile hedeflenen amaçları ortadan kaldırmaya yönelik girişimleri her zaman bir gerçek olarak karşımıza çıkacaktır. Damga güvenliği kapsamında geliştirilen yöntemler kullanılarak böyle istenmeyen girişimlere direnç sağlanmaktadır. Uygulamaların gereksinimlerine göre damgalama sisteminin güvenlik türü de farklılık arz edebilmektedir. Damgalama güvenliği ile yetkisiz tespitten, yetkisiz yerleştirmeden, yetkisiz çıkartımdan ve sistem saldırılarından korunma sağlanmaktadır. Uygulamanın özelliklerine bağlı olarak bunlardan birisi ya da değişik birleşimleri birlikte yeterli düzeyde damga güvenliği sunabilmektedir. Kullanıcıların hizmetine sunulan ve sürekli yenileri geliştirilmekte olan sayısal damga yöntemlerinin etkinlik/maliyet değerlendirmesi günümüzde önem kazanmış bulunmaktadır. Bu amaçla tasarlanan değişik ticari veya ücretsiz kullanılabilen yazılım araçları (StirMark, VisiMark1_0 vb.) yardımıyla sayısal damga dayanıklılığı ve güvenliği tespit edilebilmektedir.