A Watermarking Scheme Using Polyline and Polygon Characteristics of Shapefile in the GIS Digital Map

Abstract

오늘날 우리는 컴퓨팅 기술과 네트워킹 기술의 급속한 성장이 이루어지고 있는 21세기의 초입에 접어들고 있다. 이러한 기술들은 시간이 지날수록 더욱 더 급격히 진보하고 있으며 해당 기술들의 빠른 진보는 과거와 비교하여 엄청난 속도로 디지털 데이터들을 생성, 조작, 저장 및 사용을 가능하게 한다. 그 중, 지리공간 데이터는 기술 발달로 인한 사용의 빈도 및 용도가 다양해진 매우 대표적인 콘텐츠로서 오늘날 모바일 및 향상된 인터넷 서비스 기술과 연동하여 다양한 형태로 생성, 가공, 저장 및 이용되고 있다. 지리 정보 및 위치 정보의 필요성이 갈수록 증가함에 따라, GIS(geographic information system)은 도시계획, 광역단위 기반 각종 편의시설 관리, 자연자원 및 환경 감시, 지표지역 특성 요약 등 다향한 곳에서 널리 활용되고 있다. 대다수 GIS 기반 지도들은 지리 정보를 보다 상세히, 쉽게 표현하기 위하여 벡터 데이터 형태로 나타낸다. 그러나 GIS 벡터 지도 역시 디지타이징 된 데이터로서 일반적인 디지털 콘텐츠들과 같이 불법적으로 쉽게 복사, 편집, 변형되는 단점을 가지고 있다. 하지만 이미지나 비디오, 음원과 같은 콘텐츠들에 비해 GIS 벡터 데이터에 대한 정보보호는 많이 취약한 편이다. 워터마킹 기법은 GIS 데이터의 불법적 도용 및 배포를 막기 위한 좋은 정보보호 기법으로 활용할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 벡터 데이터의 기본성분인 폴리라인/폴리곤 성분 특성을 이용하여 GIS 벡터 지도에 적합한 강인한 워터마킹 기법을 제안한다. 제안 기법은 워터마크 검출을 위하여 원본을 사용하지 않으며 워터마크 삽입시 삽입 벡터 맵의 비가시성도 고려하였다. 제안 기법에서는 그룹으로 묶인 폴리라인/폴리곤의 길이 정보/지름 정보를 이용하여 워터마킹을 수행한다. 그리고 워터마크 비트의 값에 따라 폴리라인/폴리곤들을 적절한 그룹으로 묶어 각 성분들의 길이/지름 값들의 국부적 평균값을 변경한다. 또한, 워터마크의 보안성 및 강인성 확보를 위하여 PRNS(pseudo-random number sequence)를 이용하여 워터마크를 암호화 한 후 비트스트림의 길이를 증가하여 대상 맵에 삽입한다. 실험결과를 통하여 다양한 공격들에 대하여 제안 기법의 비가시성, 보안성 및 강인성이 보장됨을 확인하였고 원본없이 워터마크 검출이 가능함을 보였다.