Ich habe mich beim Themenbereich der "Sicherheit im Internet" mit der Thematik des digitalen Fingerabdrucks beschäftigt.

Es ist heutzutage fast unmöglich einen Film im Kino anzusehen, ohne vor der Ausstrahlung darauf aufmerksam gemacht zu werden, dass es verboten ist sogenannte Raubkopien und nicht genehmigte Aufnahmen anzufertigen. Auch beim Bereich des Musikdownloads ist man ständig mit der Thematik des illegalen Downloads und der Vervielfältigung von nicht rechtmäßig erworbenen Medien konfrontiert. Daher habe ich es besonders spannend gefunden, was sich Erzeuger dieser digitalen Medien alles einfallen lassen, um ihr Eigentum zu schützen. Der neueste Ansatz zur Verhinderung illegaler Machenschaften ist die "kundenspezifische Markierung". Damit könnten illegale Kopien zurückverfolgt werden und somit würde die illegale Vervielfältigung und Weitergabe vondiesen Medien unterbunden werden.

Aber warum ist dies überhaupt ein Problem?

Das Hauptproblem bei den illegalen Kopien und downloads ist das Problem des effektiven Schutzes von geistigem Eigentum. Viele multimediale Dokumente wie beispielsweise Musikstücke werden kommerziell im Internet vertrieben werden. Die derzeit vorherrschenden Dateistandards, wie MP3 für Musikdateien oder JPEG im Videobereich, sind offene Standards, die eine explizite Einschränkung der Rechte nicht zulassen. Werden multimediale Dokumente also auf diese Weise verbreitet, steht einer Vervielfältigung aus technischer Sicht nichts im Weg (Kühn, 2005, S1).

Welche Lösungsansätze gibt es dazu?

Der erste Lösungsansatz zu diesen Problem war das Kopierschutzverfahren, welches auf technischer Ebene ansetzt und die Erstellung einer funktionstüchtigen, dem Original gleichwertigen Kopie verhindern soll. Diese Methode wurde allerdings rasch analysiert und kann heute bereits im Bereich der CD ROMs effektiv umgangen werden.

Anders als beim Kopierschutzverfahren setzen Identifikationsverfahren an einer anderen Stelle an. Hierbei soll nicht die Erstellung einer Kopie verhindert werden, sondern jede legale Kopie ist registriert. Beim Auftauchen einer illegalen Kopie, kann die ursprüngliche, legale Ausgangskopie aus der illegalen Kopie abgeleitet werden. Somit hätte jeder registrierte und autorisierte Nutzer des Dokuments ein Interesse daran, dass keine illegalen Duplikate seiner Kopie existieren, da diese eventuell auf ihn zurückzuführen wären (Kühn, 2002, S2).

Wie kann dieses Verfahren nun umgesetzt werden?

Solche Identifikationsverfahren basieren auf sog. steganographischen Methoden. Dabei werden bestimmte Informationen, wie z.B. Copyright-Informationen oder auch kundenspezifische Markierungen, so in Trägerdokumente integriert, dass diese Information nach außen hin nicht wahrnehmbar sind bzw. nicht aufgespürt werden können. Die in das Datenmaterial einzufügende Markierung wird auch als "digitales Wasserzeichen" bezeichnet. Unter einem digitalen Wasserzeichen versteht man "ein Muster, welches in Datenmaterial unter Einsatz eines speziellen Einbettungsalgorithmus eingebracht wird" (Kühn, 2002, S3).

Je nach dem gewünschten Verwendungszweck werden bestimmte Anforderungen an das Wasserzeichen gestellt. Soll beispielsweise die Integrität eines Dokuments nachgewiesen werden, kommen sogenannte "fragile Wasserzeichen" zum Einsatz, die bereits bei geringen Änderungen am Dokument beschädigt werden, und somit der Modifikationsversuch feststellbar wird. Für die Urheberkennzeichnung sind solche Wasserzeichen allerdings ungeeignet. Es ergibt folgende Klassifikation von Wasserzeichen (Kühn, 2002, S3):

Welche Anforderungen an einen "digitalen Fingerabdruck" bestehen?

Der digitale Fingerabdruck muss transparent sein. Das bedeutet, er soll vom Kunden bzw. vom Nutzungsberechtigten des Datenmaterials nicht wahrnehmbar sein, denn wäre der digitale Fingerabdruck im Dokument erkennbar bzw. die seine Position bestimmbar, könnte er gelöscht oder verändert werden. Ausserdem soll er das ursprüngliche Dokument nicht verfälschen.

Der digitale Fingerabdruck muss auch "robust" sein. Dies bedeutet, dass die Information so fest mit dem Datenmaterial verwoben sein muss, dass sie sich nicht entfernen lässt. Werden z.B. Änderungen an einem Bild im Dokument vorgenommen, betrifft dies auch die Fingerabdrucksinformation, die ebenfalls diesen Bildoperationen unterliegt und optimalerweise auch danach noch ausgelesen werden kann (Kühn, 2005, S4).

Wie wird ein digitaler Fingerabdruck in ein Dokument eingebracht?

Der digitale Fingerabdruck stellt die Erweiterung eines herkömmlichen Wasserzeichenalgorithmus dar, denn zusätzlich zum Einbringen des Wasserzeichens ist hier das Generieren eines Fingerabdrucks für die Kundenkopie erforderlich. Im Hinblick auf die Resistenz des Fingerabdrucks gegen Angriffe wird der Fingerabdruck an unterschiedlichen Positionen im Dokument eingebracht. Diese Markierungsstellen müssen ebenfalls zuvor festgelegt werden.

Zusätzlich ist für diesen Vorgang ein geheimer Schlüssel notwendig, doch es reicht nicht aus, einen speziellen Einbettungsalgorithmus zur Integration der Fingerabdrucksinformation zu verwenden, da ein solcher Algorithmus längerfristig nicht geheim bleiben würde und somit ein Angreifer die Fingerabdrucksinformation wieder entfernen oder beschädigen könnte. Daher muss der Einbettungsalgorithmus den Fingerabdruck an Positionen im Dokument einfügen, die von dem Kodierungsschlüssel abhängig sind. Dieses Verfahren ist auch als Kerckhoff-Prinzip bekannt und wird auch häufig bei kryptografischen Methoden verwendet (Kühn, 2005, S5).

Die Teilprozesse des Markierungsverfahrens aus: Kühn, 2002, S5

Wird diese Technologie bereits eingesetzt und wo?

In den Entwicklungslabors von Royal Philips Electronics wird derzeit daran gearbeitet, Filme mit einem digitalen Fingerabdruck zu versehen, um diese eindeutig identifizierbar zu machen. Mit diesen speziellen Filtern könnten so urheberrechtlich geschützte Werke in Tauschbörsen geblockt werden.

Erstmals in Erscheinung getreten sind digitale Fingerabdrücke bei Mediendateien im Jahr 2001, als Gerichte angeordnet haben, dass die Tauschbörse Napster den Tausch von urheberrechtlich geschützten Songs unterbinden muss. Die damals noch in den Kinderschuhen befindliche Technologie machte den Dienst aber völlig unbrauchbar. Später wurde von Audible Magic eine Versionen entwickelt, die heute beispielsweise an US Universitäten eingesetzt wird, um den Tausch von Musikstücken zu unterbinden (Borland&Kaufmann, 2005).

Der Einsatz von digitalen Fingerabdrücken bei Filmen ist aber, laut Audible Magic, deutlich komplexer als dies bei einfachen Musikstücken der Fall ist. Das hängt angeblich damit zusammen, dass die Datenmenge eines Films erheblich größer ist und trotzdem sichergestellt werden muss, dass auch nach einer Aufteilung des Films in einzelne Szenen, dieser noch korrekt erkannt wird. Daher geht das Unternehmen einen einfacheren Weg. Audible Magic beschränkt sich auf die Tonspur eines Films und versieht nur diese mit einem digitalen Fingerabdruck. Dies erfordere weniger Rechenleistung und sei ausserdem noch zuverlässiger (Borland&Kaufmann, 2005).

Bis digitale Fingerabdrücke aber den Tausch von Filmen verhindern, dürften laut Pressebericht von www.zdnet.de noch einige Jahre ins Land gehen. "Denn auch wenn sich die derzeit noch in Entwicklung befindliche Technologie als vollkommen praktikabel erweist, müssen Systeme wie Tauschbörsen erst noch mit einer entsprechenden Software ausgerüstet werden, die so markierte Dateien erkennt und den Tausch unterbindet" (Borland&Kaufmann, 2005).

Auch Erzeuger von kinderpornographischen Material könnten in Zukunft leichter überführt werden, denn Wissenschaftler der Universität Binghamton haben herausgefunden, dass digitale Bilder sich über individuelle Rauschmuster der verwendeten Kamera zuordnen lassen. Ähnlich wie bei der forensischen Analyse von Kugeln, die einer gefundenen Waffe zugeordnet werden können, ermöglicht die neue Technik erstmals auch eine gezielte Beweisführung, wenn eine Digitalkamera und/oder Digitalaufnahmen sichergestellt werden. Dazu haben die Wissenschaftler rund um Projektleiterin Jessica Fridrich einen speziellen Algorithmus entwickelt, der das Rauschmuster sowie die zweifelsfreie Zuordnung ermöglicht (Stepanek, 2007).

"In vielen Kinderpornografie-Prozessen haben Angeklagte bestritten, dass die Aufnahmen mit ihren Kameras gemacht wurden. Auch gab es einige Fälle, wo Angeklagte versuchten, die Bilder zu manipulieren, um einer Verurteilung zu entgehen. Das neue Verfahren schafft in beiden Fällen Abhilfe. So könnten über die ausgefilterten Rauschmuster sowohl Aufnahmen auf eine Kamera zurückgeführt werden als auch Manipulationen - etwa über nicht übereinstimmende Muster - besser nachgewiesen werden", erklärt Projektleiterin Fridrich (Stepanek, 2007). In den durchgeführten Testversuchen konnten die Forscher 2.700 digitale Fotos zu neun unterschiedlichen Kameras zuordnen und kamen damit auf eine Erfolgsquote von 100 Prozent (Stepanek, 2007).

Verwendete Literatur:

Borland, John und Kaufmann, Joachim (2005) Digitaler Fingerabdruck soll Filmtausch verhindern. Online unter: http://www.zdnet.de/news/tkomm/0,39023151,39130211,00.htm (dl. 8.12.2007)

Kühn, Steffen (2002) Digitale Fingerabdrücke zur Kundenidentifizierung. Referat im Rahmen des Seminars „Sicherheit im Internet“ am Institut für Wirtschaftsinformatik, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Stepanek, Martin (2007) Kameras verursachen individuelle Rauschmuster. Online unter: http://www.innovations-report.de/html/berichte/interdisziplinaere_forschung/bericht-58307.html (dl. 8.12.2007)