Tatouage numérique

Le tatouage numérique aurait été inventé en 1990 avec l'article de Tanaka et al.^{[note 1]} sur une méthode pour cacher de l'information dans une image, ainsi qu'avec les articles de Caronni et Tirkel et al. en 1993^[1].

Le terme digital watermark (tatouage numérique) fut pour la première fois employé en 1992 par Andrew Tirkel et Charles Osborne^[2]. Le terme utilisé par Tirkel et Osborne est originaire du Japon : denshi sukashi (電子透かし) qui se traduit en anglais par electronic watermark.

Paul Levinson parle également de tatouage numérique^[3]. Il préconise dans son ouvrage l'utilisation de numéros de brevet intelligents (p. 202), en embarquant dans chaque élément technologique une puce électronique qui donnerait la liste des inventeurs.

Ingemar Cox popularisa les techniques d'étalement de spectre pour le tatouage numérique^[4]. L'invention des systèmes de re-synchronisation^[5] en 1998 marqua la discipline de même que le tatouage avec information adjacente^[6] (side information channel) en 1999.

Geoff Rhoads, travaillant pour Digimarc Corporation, développa la technologie PictureMarc.

Teddy Furon et Patrick Bas ont inventé la technique de tatouage d'images Broken Arrows^[7] pour la compétition BOWS-2^{[note 2]}. Cette technique est à la base de la technologie Imatag de la société Lamark.

On distingue deux types d'attaques, celles passives et celles actives. Les premières visent simplement à déceler la présence d'un tatouage invisible caché dans l'image. Les secondes attaques cherchent à éliminer cette marque.

Ces deux attaques ont des buts différents. L'attaque passive s'applique davantage à la stéganographie, on cherche à déterminer si une image contient un message ou pas.

L'attaque active est, en général, malveillante et vise à supprimer d'un média le tatouage (copyright, fingerprint) afin de pouvoir l'utiliser sans autorisation préalable de l'auteur, ou à anonymiser un document pour protéger ses sources, par exemple.

Il existe différentes méthodes d'insertion de la marque, on distingue généralement celles travaillant dans le domaine spatial, et celles travaillant dans le domaine spectral. Les techniques purement spatiales résistent mal à certaines attaques comme le zoom et le recadrage, tandis que la plupart des techniques opérant dans le domaine des fréquences et le domaine mixte résistent bien à ce type d'attaques.

L'insertion d'un tatouage numérique peut être considérée comme un exercice de communication numérique. Les bits du message sont encodés et transmis sur un signal porteur approprié. Les caractéristiques souhaitées du tatouage numérique, comme l'indétectabilité, la résistance au bruit et à l'édition d'image tels le recadrage et la rotation déterminent le choix du signal porteur. Dans le cas des tatouages robustes, il s'agit d'un signal de faible amplitude (indétectabilité) et de large bande passante (les images étant généralement de taille assez importante). La taille du message, relativement courte, impose l'utilisation de techniques d'étalement de spectre pour l'encodage des bits du message. Les techniques de tatouage basées sur l'étalement de spectre sont parmi les plus robustes aux attaques communes.

Les techniques de compression d'images, comme JPEG, inspirèrent l'utilisation du domaine fréquentiel pour insérer des tatouages numériques indétectables dans les images. La première technique opérant dans ce domaine fut conçue par Scott Burgett, Eckhard Koch et Jian Zhao en 1995^[10] et utilisait le domaine DCT. D'autres transformées sont aussi utilisées, comme la transformée en ondelettes, ou la transformée de Fourier^[5].

Exemples d'applications :

• Insertion d'un marquage à la source pour identifier le propriétaire des droits d'une œuvre ;
• Insertion d'un marquage à l'expédition ou à la lecture pour identifier le destinataire ou l'équipement de lecture (fingerprint).

Un tatouage numérique peut être en général considéré comme une forme de stéganographie. Le terme tatouage numérique est utilisé pour décrire ce qui peut permettre de différencier des copies d'un même fichier ou signal d'origine, le tout d'une manière imperceptible. Le principe des tatouages invisibles est que toute tentative de les effacer aboutisse à une dégradation de la qualité du contenu du fichier.

Comme dans le cas de la recherche d'aiguilles dans une botte de foin, on peut utiliser un aimant très puissant pour retrouver les aiguilles ou on peut simplement brûler la botte si les aiguilles en valent la peine (le message porté par le tatouage numérique pouvant avoir plus de valeur que le signal marqué).

A lui-seul, un tatouage numérique est une preuve numérique de possession à un instant t, mais ne contient pas en soi une preuve temporelle fiable ni une preuve de propriété légitime (rien n’empêche techniquement d’ajouter un tatouage après coup, éventuellement antidaté, sur une image ou un fichier volé par exemple) et de prétendre qu’il était présent dès l’origine. Faute de mieux, la propriété intellectuelle repose essentiellement sur le principe du « premier dans le temps, premier dans le droit »^[11], faisant que de nombreux créateurs et innovateurs revendiquant des droits de propriété intellectuelle ont du mal à prouver qu’ils ont bien été les premiers à inventer ou créer une œuvre.

Problème d’antériorité : pour prouver qu’un tatouage existait à une date donnée, il faut l’associer à un mécanisme externe de traçabilité ou d’horodatage (par exemple une signature électronique avec horodatage certifié par un tiers, éventuellement lié à un registre figé par la technologie blockchain qui commence à apparaitre dans la jurisprudence comme preuve de propriété intellectuelle^[12], qui a pour inconvénient d'avoir des impacts écologique et énergétiques très négatifs) mais le même problème se pose éventuellement si cette marque est apposée sur un document volé ou sans le consentement éclairé de son détenteur légitime. Néanmoins, un tatouage ajouté après diffusion, sans qu'il ait une valeur probante forte pour établir la propriété initiale ou la date réelle de création, peut au moins servir, lors d'une enquête journalistique ou policière par exemple, à tracer les copies qui en seront faites après le marquage. Les tribunaux ou organismes de certification exigent généralement un horodatage tiers, de confiance, pour valider l’antériorité.

L'Organisation mondiale de la propriété intellectuelle (OMPI) propose un outil d’horodatage numérique en ligne, lancé en mai 2020, nommé WIPO PROOF, valant sceau officiel d’autorité et permettant à un créateurs de démontrer que son travail a existé à une date et une heure précises, en délivrant une « empreinte numérique unique» enregistrant la date critique d’existence d'un fichier. Cet outil est selon l'OMPI garanti conforme à toutes les normes applicables définies par le règlement eIDAS de l’Union européenne (UE) et à la norme ISO 27001. Néanmoins, ici encore, l'horodatage par un tiers de confiance (posséder un jeton WIPO PROOF) ne confère pas de droits de propriété intellectuelle, qui restent soumis aux procédures classiques de preuves par enregistrement ou tiers de confiance, mais il constitue une preuve d'existence^[13], officielle, rapide et peu coûteuse, garantissant que ce fichier existait et qu'il était alors chez d'une entité donnée à une date donnée^[11].

• (en) Watermarking Security: Theory and Practice, F. Cayre, C. Fontaine, T. Furon. IEEE Transactions on Signal Processing, Volume 53, Number 10, p. 3976-3987 (Oct 2005)
• (en) Stefan Katzenbeisser, Fabien A.P. Petitcolas, Information Hiding, techniques for steganography and digital watermarking, Londres, Artech House Publishers, 2000, 220 p. (ISBN 978-1-58053-035-4, LCCN 99052317)
• (en) Patrick Bas, Teddy Furon, François Cayre, Gwenaël Doërr et Benjamin Mathon, Watermarking Security : Fundamentals, Secure Designs and Attacks, Springer, coll. « SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering », 28 juin 2016, 136 p. (ISBN 978-981-10-0505-3)