一种基于水印加密标识的CAD数据保护方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103377329 A (43)申请公布日 2013.10.30 CN 103377329 A *CN103377329A* (21)申请号 201210114438.3 (22)申请日 2012.04.19 G06F 21/16(2013.01) G06T 1/00(2006.01) (71)申请人 常熟南师大发展研究院有限公司 地址 215500 江苏省苏州市常熟市常熟东南 经济开发区金都路 8 号 (72)发明人 朱长青 毛健 王玉海 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 汪旭东 (54) 发明名称 一种基于水印加密标识的 CAD 数据保。

2、护方法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 包括 CAD 数据文件的水印加密标 识的生成与嵌入， 水印加密标识的提取与数据恢 复， 以及基于文件过滤驱动的访问控制。CAD 数据 生产者在分发数据时， 可嵌入包含版权所有、 用户 特征、 使用权限等信息的水印加密标识， 实现对用 户的访问控制， 防止对 CAD 数据的非法访问与传 播。同时， 合法用户只需安装加解密软件， 数据的 加解密过程对于用户是完全透明的。 而且， 用户可 以进行数据的修改与加工， 只是在数据保存时， 需 对其进行水印检测， 若其包含水印加密标识， 则加 密之， 若不包含， 则正常保存。

3、。这种方法克服了传 统 CAD 数据保护中， 用户无法修改数据， 以及生产 的新 CAD 数据也被强行加密的难题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103377329 A CN 103377329 A *CN103377329A* 1/2 页 2 1. 一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： （1） 、 水印加密标识的生成与嵌入 ； 步骤 1 ： 将版权所有、 用户特征、 使用权限信息作为原。

4、始水印信息， 并进行置乱加密处 理， 得到嵌入的水印加密标识 ； 步骤 2 ： 将水印加密标识按照一定的嵌入规则嵌入到 CAD 数据中 ； （2） 、 水印加密标识的提取与数据恢复 ； 步骤 1 ： 利用水印嵌入规则的逆过程提取 CAD 数据中的水印加密标识 ； 步骤 2 ： 对提取的水印加密标识进行逆置乱处理得到水印信息， 从而获得如版权所有、 用户特征、 使用权限信息 ； （3） 、 基于文件驱动的透明加解密 ； 步骤 1 ： 当用户对 CAD 数据文件进行操作时， 由文件过滤驱动拦截操作消息， 并交由用 户态水印检测程序， 进行水印加密标识检测 ； 步骤 2 ： 若数据不包含文件头加密标。

5、识， 则文件过滤驱动下发操作消息， 进行正常的文 件操作， 若数据包含文件头加密标识， 则对加密 CAD 数据进行预解密处理， 从而提取水印加 密标识中的版权所有、 用户特征、 使用权限信息， 由密钥管理模块， 核对用户特征是否符合， 使用权限是否过期， 若不符合或使用期限过期， 则禁止用户对数据进行操作， 若均符合， 则 通过加解密系统， 对数据进行解密， 使用户进行正常操作 ； 步骤 3 ： 监控用户对 CAD 数据的保存操作， 当发现有 CAD 数据保存时， 由用户态水印检 测程序， 对保存的 CAD 数据进行水印加密标识检测， 若包含水印加密标识， 则对其进行加 密， 若不包含， 则让。

6、其正常保存。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 其特征在于 ： 所述的水印加密标识是指包含有版权所有、 用户特征、 使用权限信息， 并用于审核用户是否 具有合法身份访问加密的 CAD 数据， 同时水印加密标识也是检测 CAD 数据是否需要加密的 唯一标识。 3. 一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 步骤 1 ： CAD 数据水印加密标识的嵌入与加密， 并生成授权文件 ； 步骤 2 ： 提取与恢复水印加密标识中包含的权限信息 ； 步骤 3 ： 根据授权文件的密钥与保护策略解密 CAD 数据 ； 步骤 4 ： 。

7、监控用户对 CAD 数据的保存操作 ； 步骤 5 ： 检测保存后数据的水印信息， 确定是否加密该数据。 4.根据权利要求3所述的一种基于水印加密标识的CAD数据保护方法， 其特征在于， 在 步骤 1 中包括如下步骤 ： 根据要受保护的 CAD 数据的保护级别， 将使用者的特征、 版权所有权、 使用权限信息， 转换成水印加密标识， 并嵌入到 CAD 数据中， 然后加密 CAD 数据， 其具体方式为 ： 首先判断CAD数据的保护级别， 可根据CAD数据的内容， 如是否涉及国家安全以及相关 部门企业的重要利益， 同时考虑 CAD 数据的版权所有者和授权用户的实际情况， 设置保护 策略 ； 然后根据保。

8、护策略， 将版权所有、 用户特征、 使用权限信息作为原始水印信息， 并进行 置乱加密处理， 得到水印加密标识， 并将其嵌入到 CAD 数据中 ； 权 利 要 求 书 CN 103377329 A 2 2/2 页 3 最后应用相应的关联与密钥合成运算生成密钥， 然后将加密的 CAD 数据加上文件头加 密标识， 同时， 生成相应的授权文件， 文件头加密标识是通过给文件加入 4K 的隐藏文件头 来实现的， 其主要用于判别 CAD 数据是否已加密。 5.根据权利要求3所述的一种基于水印加密标识的CAD数据保护方法， 其特征在于， 在 步骤 2 中包括如下步骤 ： 在用户使用加密后的 CAD 数据时， 。

9、需要从水印加密标识中提取权限信息， 用于对用户 使用权限的审核， 其具体方式为 ： 首先识别带有文件头加密标识的 CAD 文件， 过滤驱动程序会读取 CAD 数据文件的前 4K 的内容， 判断其是否为加密 CAD 数据 ； 然后利用预解密模块对加密的 CAD 数据进行解密， 此时过滤驱动程序会给解密后的 CAD 数据开辟单独的内存空间， 而且只允许水印标识管理模块进行访问 ； 最后利用水印嵌入规则的逆过程提取 CAD 数据中的水印加密标识， 并提取的水印加密 标识进行逆置乱处理得到水印信息， 从而获得如版权所有、 用户特征、 使用权限信息。 6.根据权利要求3所述的一种基于水印加密标识的CAD。

10、数据保护方法， 其特征在于， 在 步骤 3 中包括如下步骤 ： 在提取水印信息中的权限信息后， 水印标识管理模块， 将权限信息传递给密钥管理模 块， 然后根据授权文件的密钥与保护策略解密 CAD 数据。 7.根据权利要求3所述的一种基于水印加密标识的CAD数据保护方法， 其特征在于， 在 步骤 4 中包括如下步骤 ： 在 CAD 数据解密后， 用户即可对 CAD 数据进行正常操作， 包括编辑， 复制， 但操作 CAD 数 据的应用程序， 受驱动过滤程序的监控， 特别是对 CAD 数据的保存操作， 其具体方式为 ： 首先确定需跟踪的应用程序， 在过滤驱动程序检测到加密的 CAD 数据后， 立即检。

11、测该 加密 CAD 数据由哪个应用程序打开， 并将这个应用程序列为跟踪对象 ； 然后全程跟踪所有打开过加密 CAD 数据的应用程序， 直至应用程序关闭， 期间一旦发 现保存操作， 将立刻向水印标识管理模块发送消息。 8.根据权利要求3所述的一种基于水印加密标识的CAD数据保护方法， 其特征在于， 在 步骤 5 中包括如下步骤 ： 在水印标识管理模块收到保存操作消息后， 立刻对保存后的数据进行水印信息检测， 若发现了保存的数据中含有水印信息， 则对其进行加密， 若没有， 则让其正常保存， 其具体 方式为 ： 首先确定数据保存目录， 数据保存的目录包含在向水印标识管理模块传递的保存操作 消息中 ；。

12、 然后水印标识管理模块根据数据保存目录， 找到该数据， 利用水印嵌入规则的逆过程 提取数据中的水印加密标识， 若提取出水印加密标识， 则对该数据进行加密， 若未提取出水 印加密标识， 则允许其正常保存。 权 利 要 求 书 CN 103377329 A 3 1/4 页 4 一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法 技术领域 0001 本发明涉及地理信息版权保护的技术领域， 特别涉及一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法。 背景技术 0002 CAD 数据不仅是地理空间信息获取的主要数据源， 同时也是国内企业和设计单位 使用 AutoCAD 进行辅助设计的成果。近年来， 随着数字化和网。

13、络化时代的飞速发展， CAD 数 据的存储、 传输、 复制都变得非常方便快捷。 CAD数据的非法拷贝和复制， 不仅会造成CAD数 据的所有者蒙受巨大经济损失， 更会危及国家安全、 国防安全等。 0003 传统的 CAD 数据加解密系统一般分为 2 种 ： 用户层文件加密系统及设备驱动层加 密系统。 在用户层加密时， 每次访问都需要输入密码， 使用不便， 安全性不高 ； 而设备驱动层 加解密需要跟缓存管理器、 内存管理器等部件紧密相关， 实现复杂， 可扩展性不强。而且二 者加密后的 CAD 数据， 要么不能进行编辑、 保存等操作， 要么新生产的 CAD 数据也被强行加 密。这虽然保证了数据的安全。

14、， 但也给用户带来了极大的麻烦。而解决这个问题的关键是， 如何根据数据中包含的信息来判别数据是否需要加密。 0004 文件系统过滤驱动加解密技术与数字水印技术， 为上述问题的解决提供了一种切 实可行的解决途径。数字水印是指在数字化数据中嵌入水印信息， 将水印信息与源数据融 为一体， 成为源数据不可分离的一部分。由此来确定版权拥有者、 所有权认证、 跟踪侵权行 为、 认证数字内容来源的真实性、 识别购买者、 提供关于数字内容的其他附加信息等， 为解 决如何判别修改后的 CAD 数据与原数据的相关性， 提供了有效的途径。文件系统过滤驱动 加解密技术， 是通过在文件系统和应用程序之间添加过滤驱动层，。

15、 截获数据传送并进行加 解密处理。此方法综合了 2 种传统加密系统的优点， 支持动态透明加解密 ； 系统处于内核 态， 安全性高 ； 支持加解密算法方便替换， 功能扩展灵活 ； 支持硬盘文件加密， 也支持软盘、 移动存储器等文件加密， 适用性较广。 0005 在 CAD 数据水印及文件过滤驱动加解密技术这两方面， 已有一些研究。杨成松 （杨 成松， 朱长青 . 基于常函数的抗几何变换的矢量地理数据水印算法 J. 测绘学报 .2011， 40(2):256-260）提出了一种抗几何变换的矢量地理数据水印算法， 该算法能抵抗压缩、 增点、 删点、 裁剪、 平移、 旋转、 放缩以及由以上攻击组成的复。

16、合攻击 , 具有较好的鲁棒性。 彭飞 （彭飞 , 雷瑜洲 , 孙星明 .2 维 CAD 工程图小波域可逆水印 J. 中国图象图形学 报 .2011， 16（7） :1134-1139） 针对 2 维 CAD 工程图对高精度的要求， 提出一种采用改进量 化索引调制 (IQIM) 的 2 维 CAD 工程图小波域可逆水印算法， 该算法具有良好的可逆性、 不 可见性和较大的水印容量。沈玮 （沈玮 , 王雷 , 陈佳捷 . 基于文件系统过滤驱动的加密系 统设计与实现 J. 计算机工程 . 2009, 35(20): 157-162.） 在 Windows NT 内核框架下 利用文件系统过滤驱动实现数据。

17、加解密的安全保护系统。结果证明可以对存取中的数据 进行动态透明的加解密， 使用方便安全， 支持多种文件系统。赵铭伟 （赵铭伟 , 毛锐 , 江荣 安 . 基于过滤驱动的透明加密文件系统模型 J. 计算机工程 . 2009,39（1） :150-152.） 说 明 书 CN 103377329 A 4 2/4 页 5 采用过滤驱动技术， 设计一个透明加密的文件系统模型， 并予以实现。 该模型无需用户改变 使用习惯， 全程实时透明加密数据， 有效保障了数据的安全性， 提高了工作效率， 改善了用 户体验。 0006 将数字水印技术的进入到基于文件过滤驱动加解密技术的 CAD 数据保护中， 为解 决数。

18、据保护与用户编辑、 保存数据之间的矛盾， 提供了有效的方法。 0007 本发明基于水印加密技术， 解决了如何判断 CAD 数据在编辑后， 是否需要加密的 问题。该方法可用性强， 可用于 CAD 数据的保护。 发明内容 0008 本发明的目的在于 ： 针对传统 CAD 数据保护中， 用户无法修改数据， 以及从原数据 中提取的新数据仍需加密的难题， 提出了一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 使 用户能方便的编辑， 生产新的数据。 0009 为了实现上述发明目的， 本发明所采取的技术方案为 ： 一种基于水印加密标识的 CAD 数据保护方法， 包括以下步骤 ： （1） 水印加密标识的生成与。

19、嵌入 步骤 1 ： 将版权所有、 用户特征、 使用权限等信息作为原始水印信息， 并进行置乱加密 处理， 得到嵌入的水印加密标识 ； 步骤 2 ： 将水印加密标识按照一定的嵌入规则嵌入到 CAD 数据中。 0010 （2） 水印加密标识的提取与数据恢复 步骤 1 ： 利用水印嵌入规则的逆过程提取 CAD 数据中的水印加密标识 ； 步骤 2 ： 对提取的水印加密标识进行逆置乱处理得到水印信息， 从而获得如版权所有、 用户特征、 使用权限等信息。 0011 （3） 基于文件驱动的透明加解密 步骤 1 ： 当用户对 CAD 数据文件进行操作时， 由文件过滤驱动拦截操作消息， 并交由用 户态水印检测程序。

20、， 进行水印加密标识检测 ； 步骤 2 ： 若数据不包含水印加密标识， 则文件过滤驱动下发操作消息， 进行正常的文件 操作 ； 若数据包含水印加密标识， 则提取水印加密标识中的版权所有、 用户特征、 使用权限 等信息。由密钥管理模块， 核对用户特征是否符合， 使用权限是否过期， 若不符合或使用期 限过期， 则禁止用户对数据进行操作， 若均符合， 则通过加解密系统， 对数据进行解密， 使用 户进行正常操作 ； 步骤3 ： 在用户对操作后的CAD数据进行保存时， 由用户态水印检测程序， 对保存的CAD 数据进行水印加密标识检测， 若包含水印加密标识， 则对其进行加密， 若不包含， 则让其正 常保存。

21、。 附图说明 0012 图 1 是本发明方法的系统结构框图。 0013 图 2 是本发明方法的流程图。 0014 图 3 是本发明方法整体的功能结构框图。 说 明 书 CN 103377329 A 5 3/4 页 6 具体实施方式 0015 以下结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。 0016 实施例一 如图 1 所示， 本发明的系统结构框架主要分为用户层与内核层两个部分。 0017 在用户层实现的有 ： 密钥管理模块和水印标识管理模块。密钥管理模块主要负责 授权文件的产生与应用 ； 水印标识管理模块， 主要负责水印加密标识的生成、 嵌入、 提取和 数据恢复以及水印信息的检测。 001。

22、8 在内核层实现的有 ： 过滤驱动程序和加解密系统。过滤驱动程序是系统的核心 , 主要负责识别 CAD 数据， 拦截用户对 CAD 数据的操作消息， 并通知水印标识管理模块对 CAD 数据进行相应的操作 ； 负责接收水印标识管理模块返回的信息， 根据返回的信息， 通知加密 系统对 CAD 数据进行加密 ； 负责接收密钥管理模块返回的信息， 如果审核通过， 则通知加解 密系统解密 CAD 数据， 使用户操作 CAD 数据。如果审核未通过， 则禁止用户对 CAD 数据的访 问 ； 负责对用户使用的应用程序进行监控， 跟踪该应用程序保存的数据 ； 加解密系统， 主要 负责 CAD 数据的加密与解密。。

23、 0019 如图 2 和所示， 是基于图 1 和图 3 系统框架的一种基于水印加密标识的 CAD 数据 保护方法的流程图， 该方法包括以下几个步骤 ： 步骤 1 ： CAD 数据水印加密标识的嵌入与加密， 并生成授权文件 ； 根据要受保护的 CAD 数据的保护级别， 将使用者的特征、 版权所有权、 使用权限等信 息， 转换成水印加密标识， 并嵌入到 CAD 数据中， 然后加密 CAD 数据， 其具体方式为 ： 首先判断CAD数据的保护级别， 可根据CAD数据的内容， 如是否涉及国家安全以及相关 部门企业的重要利益， 同时考虑 CAD 数据的版权所有者和授权用户的实际情况， 设置保护 策略 ； 。

24、然后根据保护策略， 将版权所有、 用户特征、 使用权限等信息作为原始水印信息， 并进 行置乱加密处理， 得到水印加密标识， 并将其嵌入到 CAD 数据中 ； 最后应用相应的关联与密钥合成运算生成密钥， 然后将加密的 CAD 数据加上文件头加 密标识， 同时， 生成相应的授权文件， 文件头加密标识是通过给文件加入 4K 的隐藏文件头 来实现的， 其主要用于判别 CAD 数据是否已加密 ； 步骤 2 ： 提取与恢复水印加密标识中包含的权限信息 ； 在用户使用加密后的 CAD 数据时， 需要从水印加密标识中提取权限信息， 用于对用户 使用权限的审核， 其具体方式为 ： 首先识别带有文件头加密标识的 。

25、CAD 文件， 过滤驱动程序会读取 CAD 数据文件的前 4K 的内容， 判断其是否为加密 CAD 数据 ； 然后利用预解密模块对加密的 CAD 数据进行解密， 此时过滤驱动程序会给解密后的 CAD 数据开辟单独的内存空间， 而且只允许水印标识管理模块进行访问 ； 最后利用水印嵌入规则的逆过程提取 CAD 数据中的水印加密标识， 并提取的水印加密 标识进行逆置乱处理得到水印信息， 从而获得如版权所有、 用户特征、 使用权限等信息 ； 步骤 3 ： 根据授权文件的密钥与保护策略解密 CAD 数据 ； 在提取水印信息中的权限信息后， 水印标识管理模块， 将权限信息传递给密钥管理模 块， 然后根据授。

26、权文件的密钥与保护策略解密 CAD 数据 ； 说 明 书 CN 103377329 A 6 4/4 页 7 步骤 4 ： 监控用户对 CAD 数据的保存操作 ； 在 CAD 数据解密后， 用户即可对 CAD 数据进行正常操作， 包括编辑， 复制等， 但操作 CAD 数据的应用程序， 受驱动过滤程序的监控， 特别是对 CAD 数据的保存操作， 其具体方式为 ： 首先确定需跟踪的应用程序， 在过滤驱动程序检测到加密的 CAD 数据后， 立即检测该 加密 CAD 数据由哪个应用程序打开， 并将这个应用程序列为跟踪对象 ； 然后全程跟踪所有打开过加密 CAD 数据的应用程序， 直至应用程序关闭， 期间。

27、一旦发 现保存操作， 将立刻向水印标识管理模块发送消息 ； 步骤 5 ： 检测保存后数据的水印信息， 确定是否加密该数据 ； 在水印标识管理模块收到保存操作消息后， 立刻对保存后的数据进行水印信息检测， 若发现了保存的数据中含有水印信息， 则对其进行加密， 若没有， 则让其正常保存， 其具体 方式为 ： 首先确定数据保存目录， 数据保存的目录包含在向水印标识管理模块传递的保存操作 消息中 ； 然后水印标识管理模块根据数据保存目录， 找到该数据， 利用水印嵌入规则的逆过程 提取数据中的水印加密标识， 若提取出水印加密标识， 则对该数据进行加密， 若未提取出水 印加密标识， 则允许其正常保存。 0。

28、020 采用本发明的上述方法， 在保护CAD数据的同时， 使得用户可以方便的编辑CAD数 据， 并使新生产的、 无水印加密标识的 CAD 数据不被强行加密。这样既保护了 CAD 数据所有 者的权益， 又鼓励了 CAD 数据用户， 在原有 CAD 数据的基础上进行创新。 0021 以上仅为本发明的优选实例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人员 来说， 本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等 同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103377329 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103377329 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103377329 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103377329 A 10 。