워터마킹은 동영상의 변조나 불법 복제를 식별하기 위해 콘텐츠 소유자 정보가 내장되도록 처리하는 과정입니다. OTT(Over-the-Top) 업계에서 워터마킹은 일반적으로 포렌식이나 보이지 않는 방식으로 이루어며 때로는 저작권을 제시하고 캠코더 녹화를 통한 불법 복제를 방지하기 위해 가시적인 워터마크를 비디오에 삽입하기도 합니다. 하지만, 포렌식 워터마킹이 불법 복제를 탐지하기 위한 더욱 강력한 메커니즘이며, 대부분의 OTT 플랫폼은 이를 디지털 저작권 관리(DRM) 솔루션과 함께 사용하고 있습니다.

 

포렌식 워터마킹 (Forensic Watermarking)이란?

포렌식 워터마크는 일반적으로 압축되지 않은 프레임에 적용되는 하나의 “필터”로 생성되며, 이를 통해 정보가 내장된 프레임이 만들어집니다. 필터는 삽입할 데이터와 데이터를 숨길 수 있게 해주는 “키”로 프로그래밍됩니다. 포렌식 워터마킹은 워터마킹 알고리즘이 사용하는 프로세스에 따라 원본 비디오 기반 워터마킹, 인코딩 프로세스 워터마킹, 압축 후 워터마킹 세 가지로 나눌 수 있습니다.

워터마크에는 사용자 ID, 콘텐츠 ID, 재생시간과 같은 클라이언트 정보 형식의 세션 데이터를 기록할 수 있습니다. 클라이언트의 요구 사항에 따라 세션 데이터를 최대 254바이트 길이의 문자열로 적용할 수 있습니다. 이 밖에도 0과 1의 워터마크 조합을 사용하여 최대 7바이트의 데이터로 구성된 워터마크 페이로드를 최종 콘텐츠에 삽입할 수 있으며, 이는 세션 데이터에 대한 키 역할을 합니다.

 

포렌식 워터마크의 강인성

포렌식 비디오 워터마크는 강인성을 갖춰야 합니다. 즉, 손실이 많은 압축, 필터링, 변환, 회전 작업, 아날로그-디지털 전환, 역변환 등 통상적인 신호처리 작업을 거쳐 원본 콘텐츠가 변경되더라도 변함없이 유지되어야 합니다. 공격이 이루어지는 과정에서 워터마크와 데이터를 분리하는 것이 거의 불가능하다면 워터마크는 강인성을 갖췄다고 할 수 있습니다.

강인성은 비디오를 변경하는 목적이 형식의 단순한 변경인 우발적인 공격뿐만 아니라 해커가 의도적으로 워터마크 처리된 정보를 제거하여 비디오 자산을 통해 불법적인 이익을 얻으려는 악성 공격에 대해서도 유지되어야 합니다. 악성 공격행위는 아래와 같이 네 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

 

(a) 원본 비디오 데이터와 워터마크 페이로드를 포함하여 워터마크 처리된 신호를 변경하려는 파형 또는 노이즈 공격

(b) 픽셀 조작, 방향 이동, 확대/축소 및 자르기 등을 통해 원본 데이터에서 워터마크 정보를 분리하기 위한 알고리즘을 사용하는 탐지-비활성화 공격

(c) 허위 워터마크 데이터나 원본 데이터를 생성하여 워터마크 탐지 소프트웨어를 속이려는 모호성 공격

(d) 워터마크 분석을 통해 원본 데이터에서 워터마크 데이터 분리하고, 워터마크 없이 최종 신호를 압축할 수 있게 하는 제거 공격

 

워터마크 정보가 원본 데이터 주변 프레임에 위치하고 있기 때문에 조작 없이 복사가 이루어지면 기존의 워터마크를 복사한 매체에 쉽게 전달할 수 있습니다. 하지만, 교묘한 해커들은 원본 매체가 불법복제 생태계에서 가용한 상태가 되기 이전에 원본 매체를 공격합니다. 신호 내부에 워터마크가 내장되어 있으면 공격을 받은 신호는 강건하게 보호되며, 신호와 함께 전송/복사될 수 있게 합니다.

이를 위해 포렌식 비디오 워터마킹은 일반적으로 트랜스코딩 프로세스 내에서 수행되며, 트랜스코더는 비디오를 디멀티플렉싱하여 비압축 프레임으로 디코딩합니다. 이 프로세스는 워터마킹 필터를 통해 프레임을 공급하고, 이를 통해 생산된 프레임을 압축하며, 최종 형식으로 멀티플렉싱합니다. 이 과정을 통해 해커가 비디오 품질에 영향을 주지 않고 워터마크를 조작하거나 원본 데이터에서 워터마크를 분리하는 작업을 어렵게 합니다.

 

공격으로부터 포렌식 워터마크 보존하기

예전의 경우, 비디오 트랜스코딩에 일부 공세적인 공격이 포함되어 있었기 때문에 비디오 트랜스코딩이 이루어지면 워터마크가 유지되지 못하는 경우가 많았고, 특히, 더 낮은 비트율의 코딩이 필요한 경우에 더욱 그러했습니다. 하지만, OTT 콘텐츠에 대한 수요가 증가하고, 이에 따라 DRM으로 보호되는 콘텐츠의 필요성이 증가함에 따라 비디오의 비인식성을 유지하면서 충분한 강인성을 갖는 워터마크를 내장시킬 수 있는 여러 워터마킹 체계가 개발되었습니다. 고해상도(HD)와 HD 이상의 비디오에 대한 선호도가 높아지면서 HD 비디오 형식을 위한 고효율 비디오 코딩(H.265/High Efficiency Video Coding, HEVC) 압축 표준도 등장했습니다.

비디오 워터마킹의 접근방식은 다음 두 가지 영역에서 제안할 수 있습니다. 이는 공간 영역과 주파수 영역입니다. 공간 영역에서 비디오의 각 프레임은 픽셀 수준으로 조작되며, 여기서 색상 공간은 내장 프로세스에서 이루어집니다. 반면에 주파수 영역에서는 픽셀의 색 파동을 고려하며, 수학적 변환을 사용하여 비디오 프레임을 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환합니다. 비디오는 이미지와 달리 다양한 압축 및 암호화 표준이 있습니다. 그렇기 때문에 비디오는 코덱(예: MPEG2, MPEG4, H.263)에 따라 처리해야 합니다. 실시간 비디오 스트리밍의 경우 비디오 유형에 따라 워터마킹 알고리즘을 적용해야 합니다.

PallyCon은 OTT 플랫폼에서 쿼리되는 비디오가 가장 교묘한 형태의 조작 공격을 받게 될 것을 가정합니다. 그러므로 PallyCon의 포렌식 워터마킹 기법은 트랜스코딩 프로세스에서도 유지될 수 있는 강인성을 유지하는데 가장 많은 관심을 기울이고 있습니다. 이는 고객에게 AWS와 CloudFront CDN에서 구축된 SaaS 모델을 제공하며, 이를 통해 워터마크 삽입에서 탐지까지 클라우드 제공에 최적화되어 있습니다. 또한, 멀티 DRM 솔루션이 함께 제공되어 OTT 플랫폼과 고급 비디오 콘텐츠 제작자를 위한 비디오 보호의 생애주기를 완성합니다.