Protección del copyright de imágenes, música y videos digitales utilizando técnicas para la autenticidad e integridad de la información

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(1)FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES Y ELÉCTRONICA. TRABAJO DE DIPLOMA Protección del Copyright de imágenes, música y videos digitales utilizando técnicas para la autenticidad e integridad de la información. Autor: José Manuel Bacallao Ruíz. Tutor: Ing. Roberto Hiribarne Guedes. Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución".

(2) "Año 49 de la Revolución". Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Protección del Copyright de imágenes, música y videos digitales utilizando técnicas para la autenticidad e integridad de la información. Autor: José Manuel Bacallao Ruíz. [email protected]. Tutor: Ing. Roberto Hiribarne Guedes. [email protected]. Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. _____________ Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. _____________. ______________. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. ____________________. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) Pensamiento.

(5) Son nuestras decisiones las que muestran lo que podemos llegar a ser, mucho más que nuestras propias habilidades.. Joanne Kathleen Rowling..

(6) Dedicatoria.

(7) A todos aquellos que me han ayudado a crecer como persona, a ser mejor cada día, que me han enseñado a luchar por lo que se quiere y a no dejarme vencer por las dificultades. A todos,. Muchas Gracias..

(8) Agradecimientos.

(9) A Roberto Hiribarne, por la ayuda desinteresada justo cuando de veras la necesitaba.. A todos los que de una forma u otra han contribuido a mi formación como profesional.. A mis compañeros de aula..

(10) TAREA TÉCNICA. - Realización de una caracterización y comparación de las técnicas más utilizadas y seguras para la protección del Copyright.. - Clasificación de las técnicas según el tipo de archivos que protegen y los mecanismos utilizados para ello.. - Desarrollo de una aplicación práctica.. _____________. _____________. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(11) Resumen.

(12) RESUMEN. Internet es actualmente el medio más usual de intercambio de información así como del comercio de bienes en soporte digital. Este es el caso de las creaciones multimedia, tanto si son de tipo gráfico, fotográfico, sonido o vídeo. Desde la popularización de los ordenadores, la creación en soporte digital es fácilmente copiada sin pérdida de calidad. La transmisión de un producto digital a través de Internet es algo muy usual desde la explosión en el crecimiento del uso de esta red. Cuando la copia es realizada por una persona no autorizada estamos ante el fenómeno denominado “piratería”. En vista de reducir este fenómeno, se buscan técnicas que permitan el uso lícito de la información que se publica en la red, a la vez que se detecta y dificulta la piratería. Entonces este trabajo surge con motivo de hacer un estudio acerca de las técnicas más actuales utilizadas con este fin en el campo de las imágenes, música y videos digitales, y como estas pueden ser puestas en práctica para obtener una mayor seguridad y autenticidad de la información, además de ofrecer una panorámica general de la situación problémica mundial actualizada en cuanto a protección del derecho intelectual de obras en formato digital. También se realizará una clasificación de estas técnicas atendiendo al tipo de archivo que protegen, ya sean de imagen, música o video, así como los mecanismos y algoritmos que utilizan para ello, resaltando en cada caso sus ventajas o sus deficiencias. Finalmente se vera a través de una aplicación práctica sencilla, utilizando un programa, como es que se introducen las marcas dentro de estos tipos de archivos..

(13) Índice.

(14) ÍNDICE. PENSAMIENTO______________________________________________________ i DEDICATORIA_______________________________________________________ii AGRADECIMIENTOS_________________________________________________iii TAREA TÉCNICA_____________________________________________________iv RESUMEN____________________________________________________________v INTRODUCCIÓN______________________________________________________1 CAPITULO 1: Técnicas más utilizadas actualmente en la protección del copyright.__ 3 1.1 Generalidades_____________________________________________________3 1.2 Leyes en Cuba acerca de la protección de los derechos de autor de las creaciones artísticas_______________________________________________________________4 1.3 Técnicas más utilizadas para combatir las copias no autorizadas de creaciones audiovisuales en la red____________________________________________________7 1.3.1 Criptografía____________________________________________________8 1.3.2 Esteganografía_________________________________________________10 1.3.3 Watermarking o fingerprinting____________________________________ 11 1.3.4 El formato MP4________________________________________________13 1.4 Secure Digital Music Initiative (SDMI)________________________________ 14 CAPITULO 2: Metodología de solución para proteger los derechos de autor________17 2.1 Técnicas utilizadas para proteger imágenes______________________________17 2.1.1 Esteganografía_________________________________________________ 17 2.1.2 Watermarking_________________________________________________ 19.

(15) 2.2 Técnicas utilizadas para proteger videos________________________________23 2.2.1 Watermarking_________________________________________________ 23 2.2.2 DVD________________________________________________________ 26 2.3 Técnicas utilizadas para proteger música_______________________________ 28 2.3.1 Esteganografía_________________________________________________28 2.3.2 Watermarking_________________________________________________ 30 2.3.3 SDMI________________________________________________________32 2.3.4 MP4_________________________________________________________34 CAPITULO 3: Aplicación práctica_________________________________________37 3.1 S-Tools__________________________________________________________39 3.2 Windows Media Player_____________________________________________ 45. CONCLUSIONES_____________________________________________________ 50 RECOMENDACIONES________________________________________________ 51 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS_____________________________________52.

(16) Introducción.

(17) INTRODUCCIÓN. Con el crecimiento de la red de nuestra institución, y con el consiguiente aumento de acceso a la misma en la utilización de los servicios que en ella se brindan, como son: correo electrónico, Internet, sitios de acceso a imágenes, música y videos, han surgido fenómenos como el denominado “piratería” o copias no autorizadas de la información. Surge entonces la necesidad de proteger la integridad de la información que se publica, así como el derecho de autor, en aras de disminuir estas copias no autorizadas o pirateo, mediante la utilización de técnicas que contribuyan a un mejor uso de nuestra red. Es objetivo también dar una información mas detallada de los mecanismos legales existentes en Cuba, las leyes vigentes en que se apoyan estos mecanismos y que ayudan a proteger el derecho intelectual de nuestros creadores y artistas. Cabe destacar que en nuestro país no existe actualmente un mecanismo legal que permita la protección digital de estas obras. El problema en cuestión tiene un gran seguimiento a nivel mundial, y no pocos son los recursos destinados a encontrar y desarrollar técnicas o algoritmos que permitan frenar o poner fin a la piratería. Hasta hace unos años el problema era tratado de una forma ambigua, ya que los mecanismos empleados no ofrecían la protección que necesitaban los proveedores y comercializadores de los sitios que ofrecían servicios de descargas de música o videos. Estas protecciones consistían en autentificaciones o suscripciones pagadas para acceder a determinados sitios. Pero luego que usuario accedía y realizaba sus descargas, entonces se perdía el control sobre el archivo. Ya en la actualidad se trata el problema de forma tal que permita tener el control sobre el archivo aun después de que un usuario lo descargue, desarrollando sistemas que permitan.

(18) el seguimiento del mismo. Con este objetivo como punto de partida, surgieron nuevas versiones de antiguas técnicas que basan su funcionamiento en colocar marcas imperceptibles dentro de los archivos que permitan su posterior identificación y autenticidad.. Entonces. surgieron. nombres. como. criptografía,. esteganografía,. watermarking o fingerprinting, por solo mencionar algunas, que lograron darle cierta solución al problema. Estas técnicas son mundialmente utilizadas por los buenos resultados que ofrecen gracias a los complejos algoritmos que implementan y hasta se realizan combinaciones de dos o más de estas técnicas, dando origen así, a sistemas mucho más seguros y viables. Entonces se desarrollaron tareas de investigación, búsqueda, comparación y síntesis de las técnicas que se utilizan, así como una clasificación detallada teniendo en cuenta el tipo de archivo que protegen, y los sistemas y algoritmos que utilizan para lograr su objetivo. También se explica el funcionamiento de un programa creado con el fin de introducir marcas, que pueden ser textos o fotos, que utiliza primero una técnica criptográfica mediante claves para encriptar el archivo, y luego una técnica esteganográfica para ocultarlo dentro de otro archivo, que en este caso seria de imagen (.bmp) o audio (.wav). Esta pequeña aplicación práctica tiene como objetivo mostrar como los propios usuarios pueden proteger sus creaciones, colocando marcas dentro de ellas, de una forma rápida y sencilla, y que ciertamente, también le brindará seguridad..

(19) Capitulo 1.

(20) Capitulo # 1: Técnicas más utilizadas actualmente en la protección del copyright. En el presente capítulo se abordaran las características generales de las técnicas mas utilizadas para la protección del copyright así como la problemática mundial más actual con respecto a este tema.. 1.1 Generalidades. Derecho de autor. Definición: El derecho de autor es un conjunto de normas y principios que regulan los derechos morales y patrimoniales que la ley concede a los autores por el solo hecho de la creación de una obra literaria, artística o científica, tanto publicada o que todavía no se haya publicado.(Wikimedia, 2007) En el derecho anglosajón se utiliza la noción de copyright que, por lo general, comprende la parte patrimonial de los derechos de autor. Una obra pasa al dominio público cuando los derechos patrimoniales han expirado. Esto sucede habitualmente trascurrido un plazo desde la muerte del autor, por ejemplo, en el derecho europeo, 70 años desde la muerte del autor. Dicha obra entonces puede ser utilizada en forma libre, respetando los derechos morales.(Wikimedia, 2007) El símbolo de protección copyright © es utilizado para indicar que una obra esta sujeta al derecho de autor.. Otro término que se difunde en la actualidad es el de “ciberdelito”.(Pfitzmann, 2002) El concepto de ciberdelito puede subdividirse en dos áreas distintas: . Delito común que hace uso de las redes de comunicaciones, y. . Nuevas formas de delito específicas de las redes informáticas..

(21) Entonces el ciberdelito puede subdividirse en actividades delictivas que utilizan las tecnologías de la información y la comunicación como vehículo o herramienta para delitos tradicionales, o actividades delictivas que tienen por objetivo las redes o son específicas de ellas.(Pfitzmann, 2002) Anteriormente se trataba el problema de proteger las creaciones artísticas publicadas en la red hasta que esta era adquirida legalmente por un usuario, sin importar lo que dicho usuario pudiera hacer luego con lo adquirido. Hoy en día la problemática ha pasado a un nuevo nivel donde se pretende proteger estas creaciones incluso después de ser adquiridas legalmente, evitando así que un usuario deshonesto pudiera adjudicarse la autoría de alguna creación o haga propagación de la misma con ánimos de lucro.. 1.2. Leyes en Cuba acerca de la protección de los derechos de autor de las. creaciones artísticas. En Cuba funcionan actualmente el Centro Nacional de Derecho de Autor (CENDA) y la Oficina Cubana de Propiedad Intelectual (OCPI), instituciones que controlan la propiedad del derecho intelectual cubano, siendo el CENDA la oficina rectora. El CENDA se crea mediante el Decreto No. 20, del 21 de febrero de 1978, del Consejo de Ministros, y tuvo como antecedente institucional al Instituto Cubano de Derechos Musicales (ICDM), que fue creado en el año 1960. A su vez, este fue sustituido por la Oficina de Derechos Musicales y Propiedad Intelectual.(CENDA, 2005) El CENDA es, en Cuba, el órgano rector en materia de Derecho de Autor. Es el encargado de aplicar la política nacional e internacional en esta esfera y sirve de enlace entre el Estado y la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual. Tiene personalidad jurídica propia y está subordinado al Ministerio de Cultura. Su misión es proporcionar a los autores una adecuada protección jurídica en el ámbito nacional e internacional, apoyado en los servicios de asesoría jurídica, registro de obras, gestión de información y reclamaciones, con la experiencia de profesionales capacitados en la materia.(CENDA, 2005).

(22) Es una organización líder en derecho de autor basada en la correcta aplicación e interpretación de las normas que regulan la materia y ofreciendo servicios de excelencia. Su objetivo estratégico es continuar el proceso de adecuación del sistema de protección nacional, a partir del establecimiento de la política de Derecho de Autor y la implementación de la nueva legislación en la materia. Las leyes vigentes en Cuba que amparan el derecho de autor son: Ley No. 14 de 28 de diciembre de 1977, Ley de Derecho de Autor: Regula la protección del Derecho de Autor en Cuba, en concordancia con las normas internacionales. Los artículos 43, 45 y 47 de esta Ley son modificados por el Decreto Ley No. 156 de 28 de septiembre de 1994. Decreto Ley No. 156 de 28 de septiembre de 1994: Amplía el período de protección que se establece en los artículos 43, 45 y 47 de la Ley No.14 de 28 de diciembre de 1977. Decreto No. 20 de 21 de febrero de 1978: Normativa que establece la creación del Centro Nacional de Derecho de Autor (CENDA) institución directamente responsabilizada con la protección de los derechos de los autores establecidos en la Ley No. 14. Resolución No. 157 del Ministro de Cultura de 20 de noviembre de 1980: Establece las tarifas para la remuneración a los autores de las colaboraciones periodísticas residentes en el territorio nacional. Resolución No. 61 del Ministro de Cultura de 7 de octubre de 1993: Dispone las bases sobre las cuales se aplicarán las medidas aprobadas para llevar a cabo los cambios en las relaciones económicas entre las instituciones y los artistas y creadores.. Actualmente Cuba es miembro de la Convención Universal sobre Derecho de Autor, administrada por la UNESCO desde 1957. También somos signatarios del “Convenio de Berna” para la protección de las obras literarias y artísticas, desde el 20 de febrero de.

(23) 1997. Por otra parte, de acuerdo con los compromisos internacionales asumidos por Cuba a partir de su incorporación a la Organización Mundial del Comercio (OMC), hemos adoptado el Acuerdo sobre los Aspectos de los Derechos de Propiedad Intelectual relacionados con el comercio (ADPIC).(CENDA, 2005) Los requisitos que pone el CENDA para registrar una obra son los siguientes: Para imágenes: -. Una copia de la obra para dejar archivada.. -. Una ficha con los datos del autor, fecha de realización y si alguna institución esta implicada, datos de la misma.. -. El importe se analizará de acuerdo con el tipo de imagen, ya que se necesita realizar una valoración visual de la obra por parte de especialistas de la institución.. Para música: -. Una copia de la letra y partitura de cada obra musical.. -. Datos del autor así como de la productora de la obra musical y fecha de realización.. -. Importe de $10.00 pesos (en moneda nacional) por cada obra musical.. Para videos: -. Se pueden proteger documentales, video clip y películas.. -. Se consideran autores de la obra el director, el productor, el guionista y otros.. -. Una copia de la obra y una ficha con una síntesis del trabajo, datos de la productora y fecha de realización.. -. Importe de $50.00 pesos (en moneda nacional)..

(24) Para que la protección de una obra se haga efectiva y puedan invocarse todos los derechos que las leyes conceden, la obra debe hacerse de conocimiento público. Se considera que una obra es de conocimiento público cuando por primera vez haya sido editada, representada o interpretada en público, transmitida por radio o televisión o dada a conocer públicamente por cualquier otro medio.. Luego de lo antes expuesto, se puede decir que en Cuba no existe ningún procedimiento legal que permita proteger las obras de forma digital, es decir, el mecanismo que existe es única y exclusivamente a través de la oficina del CENDA y cumple sus funciones mediante de una documentación legal física en planillas o fichas, situación esta que hace que en ocasiones se dificulte el proceso de otorgamiento de los derechos de autor a los artistas y creadores.. 1.3 Técnicas más utilizadas para combatir las copias no autorizadas de creaciones audiovisuales en la red. Actualmente existen varios tipos de técnicas para combatir la piratería y estas se pueden diferenciar en cuanto a los mecanismos que utilizan y el tipo de archivos que protegen. Dentro de ellas encontramos como las más comunes y eficaces la encriptación y la criptografía, esta última utilizando la esteganografía como mayor exponente. También son conocidas las técnicas denominadas “watermarking” [marcas de agua] o “fingerprinting”, como también se le conoce, pero estas últimas utilizan conceptos de la esteganografía. Otro mecanismo que en la actualidad, aunque aun no está muy difundido si esta dando buenos resultados y que ya empieza a ser reconocido y aplicado por un buen número de compañías, es el formato “mp4”, creado con el fin de proteger los archivos de música para tratar de frenar la gran cantidad de copias no autorizadas de archivos en “mp3” que se producen en la red..

(25) 1.3.1 Criptografía. Criptografía se le denomina a la ciencia de la escritura secreta. Por medio de ella se puede almacenar o transmitir información en una forma tal que permite ser revelada únicamente a aquellos que deben verla. La palabra viene del griego “kryptos”, que significa “oculto”. El origen de la criptografía data de el año 2000 AC., con los egipcios y sus jeroglíficos, estos estaban compuestos de pictogramas complejos, donde sólo el significado completo podría ser interpretado por algunos. El primer indicio de criptografía moderna fue usado por Julio César, quien no confiaba en sus mensajeros cuando se comunicaba con los gobernadores y oficiales, por esta razón, creó un sistema en donde los caracteres eran reemplazados por el tercer carácter siguiente del alfabeto romano. El objetivo de la criptografía es el de proteger el contenido de un conjunto de datos contra el acceso no autorizado al mismo durante la transmisión o almacenamiento, modificando el conjunto original de forma de hacerlo ilegible, en un proceso que se denomina encriptado. Para desencriptar los archivos se requiere de algún número o clave secreta.(Cartesia, 2006) Los sistemas criptográficos pueden ser subdivididos de la siguiente forma: los sistemas criptográficos convencionales, donde se utilizaban técnicas sencillas como el “cifrado de cesar” y el de “sustitución simple” que utilizaba las letras del alfabeto donde cada permutación de una letra constituye una clave, por lo que tendríamos 26! claves, y los sistemas criptográficos modernos: simétricos, asimétricos e híbridos. Sistema criptográfico simétrico: Cuando la clave que va a encriptar y desencriptar el mensaje es la misma se le conoce como algoritmo simétrico. A estos algoritmos se les conoce también como “algoritmos de clave privada” y requieren que el emisor y el receptor tengan la misma clave antes de comunicarse. La seguridad de un algoritmo simétrico realmente recae en la clave. El divulgar la clave significa que cualquiera puede encriptar o desencriptar la información. La clave tiene que mantenerse en secreto tanto tiempo como la comunicación se quiera mantener en secreto.(Reyes, 2003).

(26) Ejemplo: Mensaje fuente = {77, 69, 83, 65} = {MESA} El algoritmo consiste en sumarle siete a cada símbolo (Clave = 7). Mensaje Cripto = {84, 76, 90, 72} = {T, L, Z, H} Para desencriptarlo, el algoritmo será la resta, y la Clave será la misma = 7. [La relación entre los números y las letras está dada por el código ASCII] Sistema criptográfico asimétrico: Los algoritmos asimétricos o también llamados de clave pública, son diseñados de tal manera que una clave se usa para encriptar y una diferente para desencriptar. Esto ocasiona que teniendo la clave para desencriptar, no se puede calcular la clave de encripción. En estos algoritmos la clave para encriptar el mensaje es pública, pero sólo una persona puede desencriptar el mensaje con la clave privada.(Reyes, 2003) La lógica es la siguiente: A desea enviar un mensaje a B. A busca en la guía la clave pública de B, la cual será KB (Pub) Redacta el mensaje M = Mje M. Lo encripta con la clave pública de B, KB (Pub) {Mje M} = Mje cripto Lo envía a B. B lo recibe. B lo desencripta con su clave privada KB (Priv.), KB (Priv.) {Mje cripto} = Mje M Obteniendo el mensaje original, Mje M. Sistema criptográfico Híbrido: Esta técnica es la que se emplea en la mayoría de las aplicaciones de Software comercial, y se basa en el empleo de los dos algoritmos (Simétrico y asimétrico). Se procede a encriptar todo el mensaje con clave privada, luego se toma esta clave y se encripta con clave pública enviando todo el conjunto; el receptor entonces recibe un mensaje que en realidad está compuesto de dos partes, la primera de ellas es la clave privada encriptada a.

(27) través de una clave pública y la segunda parte es el mensaje encriptado. Esta técnica en general, para optimizar la seguridad, se suele emplear generando en cada sesión una clave privada en forma aleatoria, es decir para cada mensaje se implementará una clave privada diferente. Esta mejora permite incrementar el algoritmo pues aún en el caso de lograr descifrar la clave privada, esta sola sería de utilidad para ese mensaje nada más.. La utilidad de la criptografía, en el problema que se considera, está limitada a la etapa de distribución. Producto de que se requiere del conocimiento de la clave publica y privada de los participantes, cada persona debe confiar en la otra respecto a la custodia de estas y, además, no transmitírsela a nadie más, ya que una vez que el archivo digital ha sido desencriptado, no tiene ninguna protección. Al ser digital es posible realizar copias perfectas del original sin participación ni conocimiento del autor. Esto significa que desde el punto de vista de la implantación práctica, solamente se puede establecer una comunicación segura entre personas que tengan alguna relación.. 1.3.2 Esteganografía. La Esteganografía es una técnica diferente, porque intenta agregar información extra al archivo, pero dejando al mismo en condiciones de ser utilizado. En la definición más tradicional de esteganografía, un mensaje importante es ocultado dentro de otro que no lo es. Otra definición la clasifica como ciencia que persigue transmitir información de forma inadvertida u ocultando mensajes en recipientes u otros mensajes aparentemente inofensivos, de los que nadie sospecharía como portadores de información secreta. Esta técnica tiene sus orígenes en los tiempos de los medos y los persas, donde se empleaban métodos muy rudimentarios que se fueron perfeccionando con el pasar de los años. No fue sino hasta 1939, en la segunda mundial, donde espías alemanes escondían mensajes en forma de micropuntos sobre las letras de un periódico o libro, de manera que éstos iban deletreando el mensaje que se deseaba enviar por medio de un inocente periódico que se llevaba bajo el brazo.(Internet, 2000).

(28) Para entender el funcionamiento de esta técnica se explicará el fundamento en el caso de embeber un mensaje en los bits menos significativos de una imagen. Las imágenes digitales están compuestas por pequeños puntos o píxeles. Cada píxel de la imagen tiene asignado un color, o nivel de gris para imágenes en blanco y negro, de manera que en función del número de bits que se asigne a cada píxel, la imagen poseerá más o menos colores, por ejemplo, 2 colores para 1 bit; 16 colores para 4 bits; 256 colores para 8 bits; etc. Si se varía el bit menos significativo de cada píxel de la imagen, siempre que se utilicen 256 ó más colores, no se apreciará una alteración importante en la calidad de la imagen, por lo que este bit menos significativo puede emplearse para codificar en él el mensaje. Se van tomando uno a uno los bits del mensaje y se va forzando uno a uno el bit menos significativo de cada píxel de la imagen para que tome el valor del bit correspondiente del mensaje. Este método exige que la imagen tenga al menos tantos píxeles como bits tiene el mensaje.(Internet, 2000) La popularidad de esta técnica radica en que si los mensajes son interceptados en la transmisión no se sabe que se esta intercambiando información secreta por la inocente apariencia de los mensajes portadores.. 1.3.3 Watermarking o fingerprinting. Históricamente el concepto clásico de marcas de agua o fingerprinting se inició en 1983 con un artículo de N. R. Wagner. Dicho concepto clásico se basa en la introducción de una serie de marcas imperceptibles en un producto en soporte electrónico (película, imagen, software, etc.) antes de su venta o distribución. El objetivo de estas técnicas no está enfocado a la prevención de copias piratas de productos, sino que se encamina a la identificación del infractor en caso de encontrar alguna de dichas copias en su poder. Un archivo puede ser marcado de forma tal que una identificación posterior permita al vendedor determinar cuál fue el comprador de dicho artículo y en caso de que éste sea hallado en manos de otro individuo poder llevar a cabo las acciones oportunas contra el comprador por redistribución ilegal..

(29) En el caso de la marca de agua digital, lo que se pretende es introducir dentro de la propia obra, ya sea una imagen, una canción o una película, una información codificada que permita identificar la obra, pero sin afectarla. Por ejemplo, el nombre del autor, el del comprador, datos sobre la compra, uso, etc... Se puede crear una marca tal que cualquier cambio o alteración en el archivo, por insignificante que sea, ocasione un cambio en los datos de la marca y por lo tanto quede constancia del cambio.(Internet, 2000) El creciente uso de estas técnicas permitió su desarrollo y evolución. Entonces en el fingerprinting clásico, descrito anteriormente, el proceso de marcaje de las copias es realizado totalmente por el vendedor, con lo cual tanto el vendedor como el comprador conocen la copia marcada que se ha vendido. De este modo, el hecho de encontrar una copia con las marcas de determinado comprador no le inculpa necesariamente a él, ya que no es el único conocedor de la copia; podría ser que un vendedor deshonesto quisiera acusarle injustamente generando él mismo una copia ilegal con las marcas del comprador. Es más, este argumento podría ser utilizado por compradores deshonestos para defenderse de acusaciones ciertas de redistribución ilegal. Con el objetivo de solucionar este problema nace el concepto de fingerprinting asimétrico, en el cual el vendedor no ve la copia marcada que entrega al comprador, de modo que este último es el único que la posee y por tanto cualquier redistribución posterior de la misma puede serle imputada sin lugar a dudas. La idea principal en la que difiere del fingerprinting clásico, es que aquí en el proceso de marcaje intervienen tanto el vendedor como el comprador. Por otro lado, es importante que en el comercio electrónico se preserve el anonimato de las transacciones; en cambio, el fingerprinting asimétrico no contempla esta característica, puesto que el proceso de marcaje revela la identificación del comprador. De aquí el nacimiento de un nuevo concepto, el fingerprinting anónimo. La idea es añadir al fingerprinting asimétrico la característica de anonimato del comprador; es decir, en el proceso de marcaje y venta, no sólo el vendedor no conoce la copia vendida con las marcas identificadoras, sino que ni tan siquiera conoce la identidad del comprador, tan solo conoce un seudónimo, sin que ello represente ningún impedimento para su posterior identificación en caso de redistribución.(Domingo, 1998) Estas técnicas tienen en su contra que los algoritmos descritos en algunos de estos métodos son aún demasiado complejos y difíciles de aplicar en la práctica, como sus.

(30) propios autores reconocen, aunque empiezan a aparecer trabajos en los que se presentan métodos más eficientes e implementables que abren nuevos horizontes para su uso comercial. 1.3.4 El formato MP4. El MP4 es un formato desarrollado por la empresa Global Music Outlet (GMO) y creado principalmente para frenar las copias no autorizadas de archivos de música en la red. Con el surgimiento del formato MP3, que trajo algunas ventajas como fueron el reducido tamaño del archivo, una mejor calidad de audio y fácil transmisión por Internet, se produjo un rápido crecimiento en programas que manejaban este tipo de archivos, para reproducirlo, descargarlo y hasta para hacer nuevas ediciones de los mismos, entre los mas conocidos están el Winamp y el Napster, este último utilizado para el intercambio de canciones que, al igual que otros programas similares, fue obligado a desaparecer debido a que no respetaban el derecho de autor y costaron perdidas de cifras millonarias a las compañías disqueras. Casi siempre sucede que una nueva tecnología mejora y soporta la anterior, en este caso no sucede así, el formato MP4 no es compatible con el MP3 ya que un reproductor de MP4 no puede reproducir archivos en MP3, ni viceversa.(Arredondo, 2007) Este nuevo formato ofrece el doble de calidad de sonido que el MP3 y los archivos pueden ser hasta un 30 % más pequeño.(Distefano, 1999) Además de esto, lo novedoso del formato MP4 es que: -. Simplemente hay que cliquear sobre el archivo elegido para bajarlo de Internet.. -. Son archivos ejecutables que no necesitan de un software para reproducirlo, el reproductor que permitirá escuchar la música ya viene con el archivo.. -. No se puede armar un listado de canciones para escucharlas en forma continua, eso permitirá almacenar las canciones en un disco duro, pero no se podrán llevar a un disco compacto.. -. Los archivos comprimidos en el nuevo formato son distribuidos con previa autorización de los artistas..

(31) -. Además de la música, esos archivos traen información sobre cada tema y su autor, gráficos y vínculos a la página Web del intérprete.. El formato Mp4 incluye codificadores ACC (Advanced Audio Coding), y teniendo esto en cuenta, así como su tamaño reducido, es el formato que actualmente se está imponiendo en Internet para el comercio con archivos de audio, por lo que han surgido programas que convierten de MP3 a MP4, como el iTunes, comercializado por la Apple, firma que ha popularizado el formato MP4 con sus famosos iPod, sin embargo, pueden existir archivos imposibles de convertirse, dado que el sistema puede detectar la falta de los derechos de autor.(Arredondo, 2007). 1.4 Secure Digital Music Initiative (SDMI). Una de las industrias culturales donde se ha reflejado con mayor intensidad el impacto sobre la violación de la propiedad intelectual es la industria de la música, a medida que la tecnología ha ido avanzando, permitiendo mejor calidad de sonido y mayor rapidez en el "downloading". La “Iniciativa para la Música Digital Segura” (SDMI) es una asociación compuesta por más de 200 instituciones representadas en industrias de tecnologías de información, fabricantes de electrónica de consumo, empresas discográficas y de grabación, unidas para desarrollar especificaciones para proteger la distribución digital de música. Esta asociación, auspiciada por la RIAA (Asociación Americana de la Industria Discográfica), tiene como objetivo principal el de desarrollar una tecnología abierta que proteja la reproducción, almacenamiento y distribución de música digital y se centra en la creación de un estándar para la protección de música en MP3 y otros formatos que sean capases de asimilar las marcas en las obras musicales y que permitan controlar automáticamente sus difusiones públicas por radio, TV e Internet. Las especificaciones de la tecnología son las siguientes: . Dar al consumidor acceso conveniente a música de forma online o utilizando otros nuevos sistemas de distribución de música que surjan.. . Permitir la protección de los derechos de autor de los artistas..

(32) . Promover el desarrollo de nuevas tecnologías relacionados con la música.. En el futuro, los reproductores MP3 sólo serán capaces de reproducir la música grabada legalmente, dotando así a las compañías discográficas de mayor control sobre sus materiales protegidos. Con esta iniciativa, la RIAA pretende adoptar un marco común para que artistas y empresas de tecnología y sellos discográficos puedan utilizar Internet como nuevo canal de distribución, novedoso y potencialmente muy beneficioso. Eso sí, velando por la protección de los derechos de autor legítimos. El plenario del SDMI ha estado evaluando propuestas para tecnologías para la protección de la música digital, estas evaluaciones incluyen los aspectos de performance, eficiencia, calidad de audio y supervivencia a posibles violaciones de seguridad. Al principio se hablaba de implementar la tecnología en dos fases, se esperaba que la fase 1 fuera completada en Agosto de 1999, la especificación estaba lista el 30 de junio de 1999 y se publico el 13 de julio. Pero debido a múltiples retrasos, hasta este momento no se ha dado por culminada la fase 1. Han a aparecido hasta hoy 3 enmiendas a la primera versión de las especificaciones SDMI. Hasta el momento, en su Fase I, la SDMI ha acordado adoptar la tecnología de “Verance Corporation”, llamada Musicode, que se basa en la inserción de marcas de agua robustas en las obras musicales.. Figura # 1: El Logo de DMAT (Digital Music Access Technology) que es la marca para productos que son compatibles con las especificaciones del SDMI..

(33) Conclusiones parciales del capitulo.. Teniendo en consideración lo que anteriormente se ha expuesto, se puede concluir que el derecho de autor son un conjunto de normas y principios que la ley concede a un autor por el hecho de una creación literaria, artística o científica. En Cuba hay solo dos instituciones encargadas de controlar la propiedad del derecho intelectual cubano: el CENDA y la OCPI, siendo el CENDA la institución rectora y que en nuestra nación no existe ningún mecanismo legal implementado que proteja las obras creadas por nuestros artistas de forma digital. También se puede decir que las técnicas más usadas en la actualidad con el fin de proteger las creaciones en formato digital son la criptografía, la esteganografía y las de watermaerking [marcas de agua], técnicas estas que tienen sus orígenes en tiempos remotos, incluso de antes de nuestra era y que se han venido desarrollando, perfeccionando y adaptando a las situaciones de la actualidad. En los últimos años la industria de la música ha sido la que mas afectada se ha visto con el desarrollo del comercio electrónico y la aparición del formato MP3, siendo sus características principales el brindar mayor calidad en el sonido y mayor compresión en el archivo, situación esta que se agudizó con la aparición de sitios como MP3.com y de programas como Napster que permitían y facilitaban el comercio de obras musicales. Debido a esto surge la SDMI, asociación auspiciada por la RIAA, que se centró en la creación de un estándar para la protección de la música bajo una serie de especificaciones que deberían cumplir sus productos para hacer efectiva su protección..

(34) Capitulo 2.

(35) Capitulo # 2: Metodología de solución para proteger los derechos de autor. En este capítulo se clasificarán las técnicas utilizadas según el tipo de archivo que protegen, que en este caso se desglosarán en imágenes, música y video que son los tres aspectos principales a los cuales se hace alusión en nuestro trabajo. En la actualidad se utilizan con mucha frecuencia las técnicas esteganográficas y las marcas de agua y por lo que en este tipo de clasificación se verán representadas en casi todos los aspectos. Es conveniente aclarar que las técnicas son las mismas, pero que varían en los métodos de protección según el tipo de archivo. En el caso de la de las marcas de agua que, como ya se explicó, se basa en introducir una marca visible dentro del fichero, no se introduce esta marca de la misma forma, se podría decir que para un archivo de imagen podría verse como un texto u otra imagen insertada dentro la original, en caso de los archivos de audio podría verse como un ruido de fondo y en los videos podría verse como un logotipo. En el caso de la esteganografía se puede decir que es actualmente es muy utilizada acompañada de la criptografía. Como ya sabemos la criptografía hace los datos ilegibles, pero el pirata se da cuenta fácilmente de que se esta transmitiendo algo secreto, ahora, si utilizando la esteganografía logramos esconder esos datos ilegibles obtendremos una seguridad aun mayor.. 2.1 Técnicas utilizadas para proteger imágenes. 2.1.1 Esteganografía. Utilizando esta técnica para la protección de imágenes tenemos dos métodos diferentes: -. Método basado en el dominio de la imagen: Es también llamado “técnica LSB” y es el que implementa la inserción del mensaje que se quiere ocultar en los bits menos significativos de cada píxel de la imagen o en la manipulación del ruido. Este método es el mas rápido y sencillo de utilizar pero no es recomendable usarlo con formatos de imagen que tengan compresión con pérdida de información..

(36) -. Método basado en el dominio de la transformación: Este esta relacionado con algoritmos de modificación y transformación de la imagen. Ocultan los mensajes en las áreas más significativas y pueden manipular las propiedades de la imagen como la luminosidad. Normalmente se crean máscaras indicando los lugares más idóneos para la ocultación de información. Este método es mas complejo de realizar y mas robusto que el anterior.. Figura # 2: Inserción de una marca en una imagen mediante técnicas esteganográficas.(Internet, 2000). Figura # 3: Diagrama de una transmisión esteganográfica.(Internet, 2000).

(37) 2.1.2 Watermarking. En la actualidad más reciente se maneja el término de “marcas de agua imperceptibles” sin afectar la calidad de la imagen. A medida que se ha ido avanzando en la investigación sobre esta técnica se han ido descubriendo nuevos métodos por los que se han definido distintas clases de marcas de agua, estas son: -. Marcas visibles frágiles.. -. Marcas visibles robustas.. -. Marcas invisibles frágiles.. -. Marcas invisibles robustas.. Todas ellas tienen como característica principal el ser difíciles de eliminar, ya sean visibles o no, o que al menos se comprometa la calidad del contenido del archivo en un intento de removerla.(diatel, 2002). Figura # 4: Ejemplos de marcas de agua visibles.(Internet, 2000) Existen dos tipos de técnicas basadas en el principio de las marcas de agua, una es la técnica basada en la correlación y la otra es la técnica no basada en la correlación. Dentro de las “técnicas basadas en la correlación” tenemos: 1 – Técnica basada en el dominio espacial: La forma más sencilla de añadir una marca a una imagen en el dominio espacial es sumarle un patrón de ruido pseudoaleatorio a los valores de luminancia de sus píxeles..

(38) En general, un patrón pseudoaleatorio, que es generado por una clave, consiste en los números enteros {-1, 0, +1} aunque también pueden ser números con coma flotante. Para crear la imagen marcada, se le suma el patrón pseudoaleatorio de igual tamaño que la imagen, multiplicado por una pequeña ganancia k.(diatel, 2002). Figura # 5: Comparación entre una imagen original y una marcada con ganancia K = 2. (diatel, 2002) Para detectar la marca se calcula la correlación de la imagen marcada con distintas marcas generadas con diferentes claves. La marca que haya sido generada con igual clave que la que se insertó en la imagen dará el máximo de la correlación.. Figura # 6: Gráfica que muestra la detección de una marca usando la correlación. (diatel, 2002).

(39) En el ejemplo anterior se ha marcado la imagen completa, por lo que podemos enviar un solo bit: "0" si la imagen no ha sido marcada ó "1" si imagen ha sido marcada. Esta técnica tiene como inconveniente que las componentes a baja frecuencia de la imagen pueden interferir con la marca y hacerla más difícil de detectar, ya que también la marca está a baja frecuencia. Para resolver este problema se puede aplicar un filtro adaptado a la marca, antes de realizar la correlación, y conseguimos reducir significativamente la probabilidad de error en la detección. Un filtro que se puede aplicar es un filtro paso alto, que intensifica los bordes atenuando el resto de la imagen. Este método de prefiltrado permite además incluir más de un bit en la imagen. La forma más sencilla de agregar varios bits, contenidos en la marca, a una imagen es la siguiente: 1) Se divide la imagen en tantos cuadros como bits queramos enviar, siempre teniendo en cuenta la limitación del canal. Esta limitación se traduce en que necesitamos 1/C píxeles para insertar un bit, donde C es la capacidad del canal, así que no podemos enviar todos los bits que queramos. 2) Tenemos un único patrón aleatorio, y se inserta en los cuadros correspondientes a un bit igual a 1; no se inserta si el bit vale 0. 3) La detección de las marcas también se hace por el método de la correlación. 2 – Técnica basada en el dominio transformado: DFT: (Transformada Discreta de Fourier). En el caso de la DFT, la marca suele insertarse en la fase, porque ésta contiene más información que la magnitud. Añadiendo la marca en las componentes más importantes de la imagen transformada mejora su robustez, ya que estropear estos coeficientes para quitar la marca degradará mucho la imagen. Además, otra razón para insertar la marca en la fase es que la modulación en fase es más inmune al ruido que la modulación en amplitud. La marca se inserta directamente en los coeficientes más importantes de la banda de frecuencias medias, porque la modulación de los coeficientes de baja frecuencia provocan efectos visibles, y las altas frecuencias son más vulnerables al ruido, filtrado y compresión con pérdidas..

(40) La marca debe insertarse principalmente en los coeficientes DFT mayores porque así se logra un aumento de la robustez. La simetría de los coeficientes de Fourier debe preservarse para asegurar que la imagen marcada sigue siendo real al “antitransformar”. DCT: (Transformada de coseno discreta). La DCT es muy usada para compresión de imágenes y vídeos. Durante el proceso de compresión se desprecian las componentes de alta frecuencia de la imagen, ya que por regla general, la mayor parte de la información de una imagen natural se encuentra a baja frecuencia. Podemos entonces anticiparnos a las pérdidas producidas durante la compresión si insertamos la marca en las componentes de la DCT que no van a ser despreciadas. La marca se inserta en la banda de frecuencias medias, porque a baja frecuencia también provoca efectos visibles. Dentro de las “técnicas no basadas en la correlación” están las llamadas LSB que se basan en la modificación del bit menos significativo de la palabra digital que se utilice para codificar un píxel de la imagen. Si cada píxel en una imagen en escala de grises se representa con 8 bits, la imagen puede ser dividida en 8 planos.. Figura # 7: Planos de una imagen en escala de grises codificada en 8 bits por píxel. (diatel, 2002).

(41) El plano correspondiente al bit más significativo tiene la mayor cantidad de información, y los planos correspondientes a los bits menos significativos son prácticamente ruido, no contienen información visual significativa. Entonces en estos planos se pueden introducir marcas que contengan gran cantidad de bits. Este método es muy poco robusto ante técnicas de procesado de señal, ya que éstas suelen reemplazar los planos de los bits menos significativos. Así sólo hay que enviar los bits más significativos de la imagen y el resto se sustituyen por ruido.. 2.2 Técnicas utilizadas para proteger videos. 2.2.1 Watermarking. Esta es una de las vías en la que actualmente se está trabajando de forma exhaustiva para conseguir algoritmos con los cuales se pretende proteger los derechos intelectuales de las creaciones en formato digital sobre secuencias de video en formato MPEG-2, que es el formato utilizado para VCD y DVD. Aquí su función básica es la de ofrecer las herramientas necesarias para incrustar información en un determinado documento de forma tal que las marcas no sean visibles para los usuarios y, a la par, sea extremadamente complicado eliminarlas o introducir distorsiones en las mismas que puedan llevar a errores en la extracción. De la misma forma debe también facilitar las herramientas necesarias que permitan extraer las marcas. Para esto se van a utilizar dos algoritmos, que aunque son avanzados, aun no se logra conseguir un sistema completo para una total aplicación de estos. Estos algoritmos son: 1 - Spread Spectrum [SS], en español “Espectro Extendido”. 2 - Quantization Index Modulation [QIM], “Modulación del Índice de Cuantización”. Las técnicas basadas en Spread Spectrum se utilizan habitualmente en aplicaciones para incrustar pequeñas cantidades de bits debido a su robusteza frente a distintos ataques intencionados o no.(Tomàs, 2006) Los métodos basados en Quantization Index Modulation están ganando popularidad debido a la gran capacidad de inserción de bits que poseen y la baja probabilidad de error.

(42) en la descodificación frente a determinados ataques. Como contrapartida pueden fallar en entornos con alta distorsión. En los dos algoritmos se debe asignar la amplitud de la marca teniendo en cuenta el comportamiento del sistema visual humano respecto las modificaciones sobre la imagen para que la marca sea imperceptible. Ambos algoritmos trabajan sobre la inserción de marcas en la banda de frecuencias medias ya que a bajas frecuencias provocan efectos visibles y los coeficientes de la DCT a alta frecuencia son los que se eliminan en la compresión. - Algoritmos SS: En los algoritmos de SS la marca de agua se incrusta en los coeficientes de la DCT extraídos de la secuencia MPEG-2. La marca se incrusta en el dominio DCT de la imagen original como:. Donde. y. corresponden a los coeficientes de la DCT de la imagen. marcada y de la imagen original respectivamente, de la marca,. es la máscara de percepción y. es la secuencia pseudoaleatoria la constante que controla la. potencia total de la marca.. Figura # 8: Secuencia de marcado con Espectro Extendido.(Tomàs, 2006).

(43) - Algoritmos Quantization Index Modulation. El procedimiento básico en los modelos QIM binarios es cuantificar la señal utilizando uno de los dos posibles cuantificadores en función del valor del bit. Dithered Modulation (DC) se puede considerar una implementación de QIM donde las celdas de cuantificadores y los puntos de reconstrucción son versiones desplazadas del mismo cuantificador.. Figura # 9: Secuencia de marcado con Modulación del Índice de Cuantización. (Tomàs, 2006). La secuencia más general utilizada para insertar una marca en este tipo de archivo esta compuesta por siete pasos esenciales para desencapsular el bitstream de la secuencia MPEG-2, incrustar la marca y reconstruir el archivo: 1 - Demultiplexación para separar la parte de vídeo (que es la que se marcará) de la parte de audio (que no se modifica). 2 - Extracción de las cabeceras del bitstream de vídeo hasta llegar a la codificación de las matrices DCT. 3 - Invertir esta codificación para obtener las matrices cuantificadas. 4 - Se aplica la cuantificación adecuada y se obtienen los coeficientes DCT. 5 - Se modifican estos coeficientes según los parámetros del algoritmo escogido [SS o QIM]. Cabe destacar que la modificación debe ser suficientemente importante como para soportar la cuantificación que se aplicará para volver a construir el bitstream, ya que si la.

(44) amplitud de la marca no es lo suficiente grande la marca desaparecerá al reescribir el bitstream. 6 - Se incrusta la marca. 7 - Se procede a la reconstrucción del bitstream realizando el proceso inverso.. Figura # 10: Secuencia general en bloques para marcar un archivo MPEG-2. (Tomàs, 2006). 2.2.2 DVD. La protección de los DVD es un campo en el cual se ha trabajado arduamente desde que estos salieron al mercado. Al principio fueron comercializados con códigos y sistemas de protección que no tenían una probada eficacia y fueron altamente atacados. Las “marcas de aguas múltiples” es una técnica sobre la cual se trabaja para frenar un poco los ataques y hacer mas seguro este formato. En esencia, esta técnica se basa en poner una marca que en el disco de video DVD que indique la posibilidad de realizar una sola copia del mismo, una vez que esta copia se ha realizado es necesario alterar la marca para prohibir copias posteriores. Para lograr esto se inserta una segunda marca de manera tal que ambas sean igualmente detectables y no interfieran entre sí.(Orúe, 2002) El hecho de que puedan coexistir múltiples marcas de agua sin interferencia entre ellas, facilita también el seguimiento de un archivo multimedia desde su punto de confección.

(45) hasta sus distribuidores y compradores, pudiendo cada usuario autorizado insertar y detectar su propia marca. Un parámetro de especial interés a tener en cuenta aquí es la tasa de bits de la marca, es decir, la cantidad de información que ésta contiene. Este parámetro brindará información acerca de cuántas marcas de agua distintas podrán insertarse en un archivo dado. En general, el diseño de estos sistemas, que permiten la inserción de múltiples marcas, debe ser extremadamente cuidadoso para evitar los riesgos de un ataque por confabulación. Para la protección de DVDs también se utilizan sistemas encriptadores y varios de ellos pueden coexistir dentro del mismo archivo, brindando una poderosa protección, a veces con un mínimo de tres barreras de seguridad. Estos seis son los sistemas más comunes: 1.- CPS (macrovision): Los discos DVD son artillados con bandas de color, distorsiones de imágenes, etc, introducidas en un canal que no se emplea en la reproducción y que sólo afecta en la copia al video dando una nula calidad de imagen. 2.- CGMS (Copy Generation Management System): Especifica si el contenido se puede copiar, el protocolo debe ser reconocido por el aparato reproductor y en esencia evita las copias de copias. 3.- CSS (Content Scrambling System): El CSS se encarga de cifrar los datos del disco en 400 claves que interactúan con el aparato legitimizado y permitiendo el uso del disco DVD sólo para unas zonas determinadas (códigos regionales). El sistema impide que los DVDs americanos traspasen las fronteras al hacer imposible su lectura en un DVD europeo o asiático. 4.- CPPM (Content Protection for Prerecorded Media): Utiliza el mismo sistema CSS pero para codificar el audio. Ambos pueden aparecer en el mismo DVD. 5.- CPRM (Content Protection of Recordable Media): Desde 1999 los lectores reconocen un identificador que posee el disco DVD, sin esa ID no se puede leer el contenido. Al copiar el disco esa información es errónea o desaparece inhabilitando la reproducción de la copia..

(46) 6.- DCPS (Digital Copy Protection System): La nueva tendencia para la protección de los discos es limitar el número de copias y autentificar la originalidad por el intercambio de claves entre el reproductor y el DVD.(Belén, 2001). 2.3 Técnicas utilizadas para proteger música. 2.3.1 Esteganografía. Aquí lo más usual es aprovechar el espacio de los bytes de basura que tienen los formatos conocidos y también los bytes de información redundante para colocar la marca. Así, si usamos archivos de sonido, la información oculta aparece como ruido de fondo, pudiendo confundirse fácilmente con una simple grabación con algo de ruido. En el sonido ocurre una cosa muy curiosa: nos da prácticamente igual que la calidad sea alta o baja, pues en calidades altas la cantidad de bits usados para representar el sonido es muy alta, y un cambio ínfimo no influye en el resultado; mientras que en los de calidad baja, aunque la modificación sea más llamativa, al tratarse de un sonido de baja calidad, cualquier modificación puede pasar inadvertida como ruido de fondo.(Master, 2004) El formato MP3 es sin duda el más famoso de todos los formatos de audio. Este utiliza un algoritmo de compresión con pérdida de información, basándose en las limitaciones del oído humano, ya que somos sensibles a las frecuencias medias, pero poco perceptivos con las altas o bajas; y además percibimos mal los sonidos bajos que suenan a la vez que sonidos muy fuertes (efecto de ocultamiento). Entonces, eliminando los sonidos que no oímos, se logra un alto grado de compresión. Su principal ventaja, sin duda, es la gran compresión y la poca pérdida de calidad que tiene, y su principal inconveniente es la pérdida inevitable de información. La representación de la información en los ficheros de sonido se realiza generalmente mediante el registro consecutivo de las muestras que componen el sonido. Al igual que ocurría con los ficheros de imagen, el sonido es representado siempre en forma de bits, y cada vez con una calidad mayor, lo cual supone una cantidad muy grande de información, de forma que podremos jugar con los bits menos significativos de la información..

(47) Se muestra como un ejemplo cómo se introduce una marca cambiando el valor de varios bits en los lugares menos significativos: Se inserta en la secuencia que se muestra a continuación la palabra digital: 01001100. En la siguiente figura se muestran solo las secuencias que están siendo modificadas, que son las que se corresponden con los bits igual “1” de la palabra digital, las secuencias que coinciden con los bits que son “0” no se modifican.. Y así obtenemos el resultado:. Lo que hemos hecho es introducir un poco de ruido en tres puntos del registro de bits del archivo de audio, que como ya se vio anteriormente, no importa si se está en presencia de un fichero de audio de alta o baja calidad, el cambio será imperceptible.(Master, 2004).

(48) 2.3.2 Watermarking. Como se ha expuesto anteriormente, las características principales que las marcas de agua deben cumplir son: no afectar la calidad del contenido, ser imperceptibles y robustas ante diferentes tipos de ataques como procesos de grabación, manipulación, edición, compresión y descompresión, encriptación, desencriptación, emisión y ante cambios de soporte o conversión AD / DA. Su actual objetivo no consiste en prevenir que los usuarios no realicen copias ilegales de los archivos, sino que esta dirigido a la detección de estas copias ilegales luego que estas sean encontradas, y luego de extraídas las marcas del archivo mediante los programas específicos para ello, encontrar al infractor. Para lograr que la marca de agua sea inaudible dentro del archivo de audio se toman ciertos criterios de medida. Para hacer más efectivos éstos, se toman muestras de las señales de audio de 90 milisegundos (ms), lo que da una razón de bits de 11.1 B/S. Utilizando una calidad de CD estándar de 16 bits, se tiene una razón de 44’100 muestras por segundo (M/S), así que en 90 ms tendremos 3969 muestras. De esta forma se puede determinar la potencia en cada muestra de la amplitud de la marca, la cual es adicionada a un espectro de baja frecuencia. Luego, la magnitud de la marca que será adicionada viene determinada por:. Donde Ks es el factor de escalamiento, que asegura que la marca sea adicionada por debajo del umbral audible y. representa el dato de la señal con la cual se esta. marcando el archivo original.(Tomàs, 2006) La técnica de Espectro Extendido o “Spread Spectrum” es también utilizada para introducir marcas de agua en archivos de audio, aquí se basa en expandir la marca en todo el espectro de frecuencias audibles con una aproximación a un ruido blanco, pero con una potencia en la banda de lo inaudible. Una secuencia pseudoaleatoria es usada para modular la onda portadora con la cual crear un código extendido para la marca.(Gomes, 2004).

(49) Este código es atenuado a solo un 0.5% del rango dinámico del archivo original de audio antes de ser mezclado con este.. Figura # 11: Proceso de codificación.(Bengert, 2003) La razón de bits de esta técnica es bastante baja comparada con la que utilizan otras técnicas, el promedio anda cerca de los 4 bits/segundo (B/S). Esto se ve compensado con la robustez en el algoritmo, el que también presenta una alta inmunidad al ruido.. También se utiliza la técnica de ocultar datos en el eco y que responde al nombre de “Eco Watermarking” que se basa fundamentalmente en distorsionar la señal de audio de una forma que sea fácilmente confundida con un ruido del medio ambiente. La señal de audio original es copiada en dos segmentos [kernels], uno que lleva la señal original en tiempo y otro que la retrasa. Un segmento se mezcla con los “unos” y otro con los “ceros” del campo de bits obtenido de la marca que se quiere insertar, luego se mezclan los dos segmentos y se obtiene entonces la señal de audio marcada. Estos dos segmentos se mezclan con transiciones gradualmente escalonadas con el propósito de reducir la distorsión..

(50) Figura # 12: Diagrama en bloques de la codificación.(Bengert, 2003). El proceso para extraer una marca de agua de un archivo de audio es muy similar al proceso. de inserción de la misma. Los requerimientos de procesamientos. computacionales utilizados para extraer una marca son bajos. El archivo de audio es introducido en un sistema donde es consecuentemente muestreado, analizado y procesado para extraer la marca que ha sido colocada.. 2.3.3 SDMI. La asociación SDMI pretende proteger la música utilizando un sistema que abarca desde marcas de agua dentro de las canciones hasta protectores dentro de los equipos. En la aun incompleta fase 1, de las dos en las que se subdividió la implantación total de la tecnología, se acordó adoptar la tecnología de marcas de agua de “Verance Corporation” para lo que llaman (screening), es decir, para decidir si un reproductor MP3 compatible con SDMI permite reproducir o no una determinada canción, o el número de veces que el contenido podría ser reproducido. Serán los fabricantes de los aparatos los que decidan que formatos de audio soportan. Lo único que no se permitirá será la reproducción de material SDMI copiado ilegalmente en aparatos de la Fase 2. Las marcas de agua son códigos que se incrustan en el registro musical, como ya se ha visto anteriormente, para identificarlo y relacionarlo con su genuino dueño. Mientras que.

(51) esos códigos son inaudibles para el oído humano, sí pueden detectarse automáticamente mediante monitores especialmente diseñados para ese fin. Un "trigger" dentro de un dispositivo SDMI fase 1 será una notificación de actualización, la que le permitirá al usuario pasar a la fase 2. La actualización no será obligatoria pero será necesaria para reproducir nueva música con la protección SDMI fase 2. El software sin actualización podrá seguir aceptando formatos sin protección. ¿Cómo se beneficiaran los usuarios? Los usuarios podrán coleccionar y reproducir música distribuida bajo las especificaciones SDMI, y los sistemas compatibles con SDMI (software y hardware) permitirán usar la música que ya posean en sus computadoras o la música digital disponible en ese momento. El uso del sistema es totalmente voluntario. ¿Beneficiará a los artistas? Cualquier artista afiliado o no podrá usar un sistema SDMI para proteger su música. Al dar un formato seguro de entrega, los sistemas SDMI ofrecen nuevas formas de llegar al público, protegiendo los derechos de autor del artista. ¿Pretende el SDMI sustituir al MP3? El SDMI es un entorno para la distribución segura de música digital, no se pretende que sea un formato alternativo que compita con el mp3 o cualquier otra tecnología de compresión o de audio, los aparatos SDMI serán capaces de reproducir mp3. Los aparatos SDMI pueden ser actualizados para reproducir música en nuevos formatos compatibles con SDMI, así como muchos serán capaces de reproducir música en esos nuevos formatos directamente. El músico puede usar su música actual en los dispositivos SDMI, la tecnología de marca de agua digital de la Fase 1 no interferirá en los lectores de CD actuales ni en los futuros. ¿Se podrán pasar CD’s a SDMI? Si, la especificación permite que los usuarios copien sus propios CD’s en sus computadoras para uso personal en sus lectores portátiles del tipo que sean. Se podrá también enviar música legalmente a Internet o cualquier parte..

(52) 2.3.4 MP4. El MPEG-4 o “MP4” es un formato de archivo llamado "contenedor" y es mayormente usado en los archivos de música, ya que se puede usar también para almacenar los formatos audiovisuales especificados por ISO/IEC y el grupo MPEG (Moving Picture Experts Group), grupo que creo el MPEG-1 layer 3, o MP3, que es como mejor se le conoce. Es un formato basado en ACC (Advanced Audio Coding), que es un algoritmo de compresión de audio muy innovador que usa un banco de filtros con una resolución de frecuencias más fina que proporciona una mayor compresión de la señal. ACC también utiliza una serie de nuevas herramientas como: formación de ruido temporal (temporal noise shaping), predicción lineal adaptable, técnicas de codificación "joint stereo" (unión del estéreo) y código Huffman, cada uno de los cuales proporciona una capacidad de compresión adicional. Presenta además frecuencias de muestreo de 8 a 96 kHz. Funcionarios de la compañía Apple, que es la que mas popularidad le ha dado a este formato con sus ya famosos iPod, afirman que el MP4 es el nuevo estándar para la creación de multimedia interactiva. En la actualidad existen diversos tipos de archivos con nuevas extensiones que han surgido del MP4: . .m4a: Un estándar de audio ACC, que se puede reproducir en cualquier dispositivo que soporte este formato.. . .mp4: Un estándar de audio ACC; éste se perfila como la siguiente generación después de MP3 y se puede reproducir en cualquier reproductor que soporta ACC.. . .m4p: Actualmente sólo se pueden encontrar este tipo de archivos en la tienda iTunes de música de Apple en Internet. Estos archivos contienen el sistema de administración de derechos de autor adoptado por Apple. Se pueden reproducir solamente con el programa iTunes en un iPod.. . .m4b: Éste es un formato de audiolibros, que permite marcar el momento en que el usuario lo dejó para que en la siguiente ocasión lo pueda leer desde ese punto.(Arredondo, 2007).

(53) Conclusiones parciales del capitulo.. Anteriormente se han expuesto las técnicas más usadas en la actualidad para proteger archivos. Se han clasificado de acuerdo al tipo de archivo que protegen, en este caso, archivos de imágenes, música o video en formato digital. Se ha podido apreciar como las marcas de agua son las más usadas ya que están presentes en todos los archivos que se han analizado, y gozan de gran popularidad por su robustez ante ataques intencionados y por la infinidad de algoritmos utilizados para poner este tipo de marcas, que varían según el tipo de archivo con el que se está trabajando.. También la esteganografía goza de gran popularidad y es mundialmente usada por los buenos resultados que brinda, aunque últimamente se ha visto ligada a la criptografía ya que se pueden utilizar estas dos técnicas al mismo tiempo y así se aumenta el nivel de protección alcanzado. Esto se debe a que, por ejemplo, se esconde un mensaje dentro de una imagen, utilizando una técnica esteganográfica, pero antes este mensaje es encriptado, entonces el usuario que sospeche que puede haber un mensaje escondido en la imagen, y lo logra sacar a la luz, se encontraría con un mensaje cifrado del cual no posee las claves para su decodificación, con lo cual se dificultaría enormemente la materialización de sus propósitos.. El formato de video DVD fue otro que recibió fuertes ataques y que pusieron a la naciente industria patas arriba, ya que salieron al mercado usando técnicas de protección que no tenían bien probada su eficacia. Ya en la actualidad se han creado nuevos sistemas y algoritmos que proveen una mayor protección y en ocasiones con un mínimo de tres barreras de seguridad.. La Iniciativa para la Música Digital Segura (SDMI) pretende implantar una tecnología con el fin de proteger los derechos de autor de las obras musicales, área esta que fue la más afectada debido a la aparición del formato MP3. La nueva tecnología propone.

(54) implantar marcas de agua en las canciones y chequeo de licencias en los equipos reproductores. De esta forma un reproductor podría decidir si reproducir o no un tema y hasta la cantidad de veces que el contenido puede ser reproducido.. Según los distribuidores esta técnica trae beneficios tanto para los usuarios como para los artistas, siendo totalmente voluntario el acogerse o no a la nueva tecnología.. Todas estas técnicas y mecanismos son aplicables mediante programas que han sido creados para que los propios usuarios puedan proteger sus obras. Existen también otros programas de uso más específico y que no están tan al alcance de los usuarios, y son los programas usados para detectar las marcas creadas por las compañías a las cuales les pertenecen los derechos de las obras. Estos programas están destinados a encontrar copias ilegales que han hecho usuarios deshonestos haciendo uso indebido de la propiedad intelectual ajena. Esta tarea fue asignada al Digital rights management (DRM), que también cumple las funciones de supervisar y controlar las diferentes restricciones de accesos a los archivos protegidos..

(55) Capitulo 3.