Comprender los riesgos de seguridad de las marcas de agua digitales

Robustez y seguridad: dos temas a menudo confusos en las marcas de agua

Hace más de una década, los autores de este artículo observó una falta de énfasis en la seguridad en comparación con la solidez en la investigación de marcas de agua de imágenes digitales. Esto se debe a un concepto erróneo muy común en este campo, en el que la seguridad se confunde con frecuencia con la solidez. Sin embargo, si bien comparten similitudes, ambos aspectos exigen evaluaciones y consideraciones distintas.

Artículos publicados anualmente sobre marcas de agua de imágenes digitales para problemas de robustez y seguridad. Fuente: véanse las referencias #2.

Ataques para la creación de marcas de agua en imágenes digitales. Fuente: véanse las referencias #2.

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La clave de las marcas de agua: el núcleo de la seguridad de las marcas de agua digitales

Un elemento central del concepto de marca de agua digital es la «clave» utilizada para incrustar y detectar la marca de agua. Al igual que una contraseña, esta clave es fundamental para la seguridad de la marca de agua. Sin embargo, un error común en la creación de marcas de agua es usar la misma clave en varios contenidos. Esta práctica es similar a usar una sola contraseña para diferentes cuentas en línea, lo que presenta un riesgo de seguridad significativo. Un atacante que decodifique la clave de un contenido puede acceder a la marca de agua de otros o alterarla. La seguridad de una marca de agua, por lo tanto, depende en gran medida de la exclusividad y el secreto de su clave.

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Perspectivas teóricas sobre la seguridad de las marcas de agua

Hace casi dos décadas, investigadores como Teddy Furón ofreció una visión profunda de la seguridad de las marcas de agua digitales. Abordaron el tema usando teoría de la información, una rama de las matemáticas aplicadas y la ingeniería eléctrica que implica la cuantificación de la información. En particular, utilizaron conceptos como la información mutua de Shannon y la matriz de información de Fisher para medir la cantidad de información sobre una clave que podría filtrarse a través del contenido con marcas de agua. Estas herramientas matemáticas ayudaron a cuantificar la vulnerabilidad de los sistemas de marcas de agua, ofreciendo un marco teórico para comprender y mejorar su seguridad.

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Técnicas comunes de marcado de agua y sus vulnerabilidades

Dos técnicas de marcado de agua que prevalecen son las esquema sustituto y el espectro ensanchado técnica. El esquema de sustitución implica alterar ciertos bits del contenido, mientras que la técnica de espectro ensanchado dispersa la marca de agua por toda la señal principal. Si bien son eficaces, estas técnicas presentan vulnerabilidades. Por ejemplo, si se usa la misma clave en varios contenidos, a los atacantes les resulta más fácil identificar y manipular la marca de agua.

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La separación de fuentes ciegas: una amenaza para la seguridad de Watermark

Un método avanzado que representa una amenaza para la seguridad de las marcas de agua es separación de fuentes ciegas. Esta técnica permite a los atacantes separar la marca de agua del contenido sin tener conocimiento previo de la clave. Al analizar las diferencias entre el contenido con marca de agua y el contenido sin marca de agua, los atacantes pueden «descifrar» la marca de agua de manera efectiva y dejarla inútil para el propósito previsto.

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Marcación de agua generativa de la IA: la seguridad aún se pasa por alto

En la IA generativa, la marca de agua se divide en métodos post hoc (como el DCT-DWT en Python»filigrana invisible» y StegaStamp) y métodos basados en la generación (como Firma estable y Tree-ring para modelos de difusión). Ambos usan marcas de agua invisibles, y mientras se está probando la robustez, todavía se pasa por alto la seguridad. Las marcas de agua actuales basadas en la IA utilizan un mensaje estático, lo que las hace vulnerables al pirateo. Sin embargo, una seguridad eficaz exige un mensaje variable para evitar su fácil detección y manipulación.

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El papel de las claves secretas en la seguridad con marcas de agua

En un artículo reciente»¡Suelta el detector!«, Imatag-Lab destaca los aspectos de seguridad de la tecnología de marcas de agua en el contexto de la IA generativa. Señala que la mayoría de los sistemas de marcas de agua actuales son simétricos y requieren la misma clave secreta tanto para la marca de agua como para la detección. Esta naturaleza simétrica presenta riesgos, especialmente cuando se publica la marca de agua, ya que permite a cualquier persona marcar con una marca de agua el contenido y, potencialmente, afirmar que se ha generado. Además, la activación del detector completo permite extraer cualquier marca de agua del contenido. Esto enfatiza la importancia de las claves secretas para la seguridad y resalta las limitaciones de los sistemas de claves fijas.

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Conclusión: El futuro de la seguridad de las marcas de agua digitales

Las conclusiones extraídas de las primeras investigaciones sobre la seguridad de las marcas de agua siguen siendo válidas en la actualidad. A pesar de sus casi 20 años de historia, la base matemática de estos hallazgos es inquebrantable. Sin embargo, a medida que la marca de agua digital es cada vez más crucial, especialmente para marcar imágenes generadas por la IA, es sorprendente que un número de usuarios siga haciendo un uso indebido de las marcas de agua al no renovar las claves o al no utilizar una clave única para cada marca de agua. Esta práctica socava la eficacia potencial de la tecnología. Si se implementa correctamente, con claves únicas para cada aplicación, la marca de agua digital es un método sólido para proteger el contenido digital. La necesidad de concienciar y educar en este campo es fundamental para evitar que se debilite una tecnología que, por lo demás, sería segura.

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Referencias

-1- (PDF) La seguridad con marcas de agua: teoría y práctica

-2- (PDF) Sobre la solidez y la seguridad de las marcas de agua de imágenes digitales

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