واترمارکینگ water marking یا نهان نگاری تصاویر دیجیتال

واترمارکینگ water marking چیست؟

واترمارک water mark در زبان فارسی به چاپ سفید ترجمه شده ‌است، طرحی است که علاوه بر طرح زمینه، به صورتی غیر محسوس بر روی اسناد کاغذی چاپ می‌شود و با کمک رنگ روشن‌تر یا از راه در معرض نور قرار گرفتن قابل رؤیت می‌باشد. واترمارکینگ دیجیتال رابطهٔ نزدیکی با نهان‌نگاری و پنهان‌سازی داده دارد.

واتر مارک Water mark، هنر مخفی کردن یک متن در متن دیگر است. یکی از هم خانواده‌های Cryptography یا رمزنگاری است که امروزه بدلیل در خواست صنعت در به جا گذاشتن آثاری در فیلم‌های ویدئویی و صدا برای اعمال copyright استفاده فراوانی پیدا کرده است . به عمل اضافه کردن نشانه‌ای در عکس، ویدئو یا صدا برای نشان دهنده هویت آن اثر، watermarking یا fingerprinting می‌گویند.

تفاوت واترمارکینک watermarking و فینگرپیرینتینگ fingerprinting

البته watermarking و fingerprinting کمی با یکدیگر تفاوت دارند، وقتی نشانه تجاری یا مشخصه‌ای در یک اثر مانند عکس‌، ویدئو یا صدا به شکل مخفیانه ذخیره می‌شود به آن watermarking می‌گویند؛ اما مخفی کردن شماره سریال یا یک مشخصه از یک چیز در چیز مشابه دیگر را fingerprinting می‌‎نامند. هر دوی این روش‌ها برای جلوگیری از دزدی آثار بکار می‌روند، از دومی برای پیدا کردن ناقضین copyright و از اولی برای اثبات آن استفاده می‌شود . اما این دو روش بخشی از مطلب کلی‌تری به نام Steganography هستند.

مثال ساده‌ای از واترمارکینگ water marking

به طور قطع وقتی شما کوچک بودید با آبلیمو روی کاغذ مطالبی را نوشته‌اید و وقتی که کاغذ خشک شد با گرم کردن آن شاهد نمایان شدن معجزه آسای متن نوشته شده بودید و همچنین قطعا وقتی کمی بزرگ‌تر شدید و با اسکناس آشنا شدید دیدید که وقتی آن را جلوی نور بگیرید نوشته‌ها و عکس‌هایی (watermark) بر روی آن نمایان می‌شود، هر دوی این روش‌ها مربوط به steganography می‌شود یعنی هنر نوشتن مخفیانه.

تاریخچه استفاده از واترمارکینگ water marking

اولین استفاده‌های Water mark توسط Herodotus یک مورخ یونانی به ثبت رسیده و ماجرای آن به یونان باستان باز می‌گردد. وقتی حاکم یونان Histiaeus به دست داریوش در شوش در قرن پنجم پیش از میلاد زندانی شده بود می‌بایست پیغامی مخفیانه به بردار خوانده اش در Miletus بفرستد . برای همین منظور موی سر غلامش را تراشید و پیغامی را روی فرق سرش خال کوبی کرد . وقتی موهای غلام به اندازه کافی رشد کرد او را عازم مقصد کرد.

داستان دیگری که از یونان باستان به ما رسیده مربوط به همین پادشاه است، وسیله نوشتن در آن زمان لوح‌هایی بوده که روی آن با موم پوشانیده شده بود. یکی از حکام برای اطلاع دادن به وی مبنی بر اینکه کشورش مورد تاخت و تاز قرار خواهد گرفت و برای اینکه این پیغام پیدا نشود موم ِ روی لوح‌ها را پاک کرد و متنش را بر روی لوح ِ چوبی حک کرد سپس دوباره موم بر روی آن زد و لوح مانند لوح‌های استفاده نشده تبدیل شد. سپس بدون اینکه در بازرسی‌ها برای متن و لوح مشکلی پیش آید به مقصد رسید.

جوهر های نامرئی در واترمارکینگ water marking

جوهرهای نامرئی یکی از عمومی‌ترین ابزارها برای steganography هستند. در روم باستان از جوهرهایی مانند آبلیمو برای نوشتن بین خطوط استفاده می‌کردند . وقتی متن‌ها را حرارت می‌دادند متن آن تیره و نمایان می‌شد. جوهرهای نامرئی در جنگ جهانی دوم نیز مورد استفاده قرار می‌گرفتند. یکی از پیشگامان steganography و cryptography ،Johannes Trithemius – 1462 تا ۱۵۲۶، یک روحانی آلمانی بود. اولین کار وی بر روی steganography ،Steganographia نام داشت که درباره سیستم‌های جادو و پیشگویی توضیحاتی داده بود، همچنین در آن کتاب درباره سیستم‌های پیچیده Cryptography هم مطالبی یافت می‌شد. این کتاب در زمان وی منتشر نشد، زیرا او از فاش شدن اسرارش می‌ترسید.

اولین کتاب در باره پنهان نگاری (واترمارکینگ water marking)

اولین کتاب واقعی در این زمینه را Gaspari Schotti در سال ۱۶۶۵ در ۴۰۰ صفحه با نام Steganographica نوشت . اما اکثر ایده‌هایش مربوط به Trithemius بود، او آغازگر این راه بود.

Water mark در قرن‌های ۱۵ و ۱۶ توسعه یافت. بدلیل اینکه اکثر نویسندگان این کتاب‌ها از ایجاد تفرقه بین احزاب و فرقه‌ها می‌ترسیدند نام خود را مانند داستان‌ها در میان کتاب مخفی می‌کردند. یکی از رساله‌هایی که در این زمینه نوشته شده توسط Bishop John Wilkins که بعدا ً در Trinity College به استادی رسید بوده است. او روش‌هایی را از کد کردن پیغام‌ها در موزیک تا جوهرهای نامرئی پیشنهاد داد. همچنین او اولین طرح‌ها را در رمز گشایی با استفاده از تناوب کلمات ساخت.

استفاده از پنهان نگاری اطلاعات در جنگ

یکی از مثال‌های آن به اوایل قرن در زمان جنگ Boer باز می‌گردد . Robert Baden-Powell برای ثبت مکان توپخانه دشمن به جای اینکه نقشه را به روش معمولی بکشد آن را به شکل یک پروانه می‌کشید تا اگر دستگیر شد کسی چیزی از آن نفهمد.

در جنگ جهانی دوم توجه زیادی به Water mark شد و تجربیات زیادی در این مورد کسب شد. در اوایل جنگ از جوهرهای نامرئی استفاده می‌شد ولی بعدا از حروف و پیغام‌های معمولی برای مخفی کردن پیغام اصلی استفاده کردند. این پیغام‌ها درباره اتفاقات بسیار ساده و پیش پا افتاده بودند که توجه هیچ کس را جلب نکند، بنابراین بدون اینکه کسی مشکوک بشود آن متن‌ها را انتقال می‌دادند. برای مثال این متن توسط جاسوسان آلمانی در زمان جنگ جهانی دوم فرستاده شده:

Apparently neutral’s protest is thoroughly discounted and ignored. Isman hard hit. Blockade issue affects pretext for embargo on by-products, ejecting suets and vegetable oils.

اما بعد از رمز گشایی این متن بعد از رسیدن نامه دوم، متن زیر از کلمات آن استخراج شد:

Pershing sails from NY June 1.

از طرح بندی متن‌ها نیز در مخفی کردن اطلاعات استفاده می‌شد. بوسیله تنظیم کردن مکان خط‌ها و کلمه‌ها متن را نشانه گذاری و قابل شناسایی می‌کردند. از وسایلی مانند سوزن نیز برای مشخص کردن لغات مورد نظر نیز استفاده می‌شد.

برای مطالعه بیشتر در زمینه جنگ‌های جهانی اول و دوم، فایل‌های آماده موجود در پی استور را مد نظر قرار دهید.

• پاورپوینت درباره جنگ جهانی اول — کلیک کنید.
• پاورپوینت آماده درباره جنگ جهانی دوم — کلیک کنید.

چالش دنیا با پنهان نگاری اطلاعات (واترمارکینگ water marking)

در حقیقت فضای فرستادن متن‌ها به این روش‌ها آنچنان بود که محدودیت‌های زیادی برای ارسال متن و حتی عکس اعمال می‌شد، محدودیت‌هایی که امروز بسیار بی معنی می‌باشند. در آمریکا پست شطرنج، نقشه‌های بافندگی، تکه‌های روزنامه و حتی نقاشی کودکان ممنوع بود.

حتی فرستادن گل در انگلستان و آمریکا ممنوع شد اما در قرن بیستم بود که حقیقتا ً Water mark شکوفا شد. در زمان کامپیوترها Water mark ترقی حیرت انگیزی داشت. روش‌های قدیمی مخفی کردن در عکس با ورود کامپیوترهای پر قدرت نیرو گرفتند و در آینده شاهد آمدن روش‌های دیگر steganography خواهیم بود .