「該慶幸你的 PC 不安全——那意味著你買了它之後,能闖進去裝上你想要的任何軟體。是你想要的,不是新力或華納或 AOL 想要的。」——約翰·吉爾摩(John Gilmore)
一場已經打完的仗#
著作權一直是數位時代高度爭議的議題之一,並驅動了數位權利管理(DRM)的發展。
音樂與電影業的權力從 EMI、環球這類公司,轉移到 Apple、Spotify、Amazon 與 Netflix;而 Amazon 壟斷了圖書市場——先是實體書,然後是電子書。
技術上,世界從「用 CD 與 DVD 這類本地媒體(許多人拿來分享)與衛星廣播電視(有些人拿來破解)享受音樂與影片」,移動到「訂閱管理相當直接的寬頻串流服務」。
- 正如多層級安全系統雖大致過時,卻驅動了軍用電腦安全的發展並以許多微妙方式影響了今日的安全地景,著作權戰爭也留下了印記。
- DRM 仍在使用:在電子書中、在你 iPhone 的 FairPlay 系統中(讓複製歌曲更難)、在你瀏覽器的 HTML5 中(讓你更難複製 Netflix 影片)。非常類似的技術也用在遊戲平台上(讓玩家更難用自動瞄準外掛)、保護雲端平台上的使用者資料、以及手機安全中的「執行期應用自我保護(RASP)」——用來保護銀行等 app 不被把手機 root 掉的惡意程式所害。
- 著作權戰爭成了我們共同安全文化的一部分,即使你太年輕沒參與過,理解一下我們這些老鬍子在嘀咕什麼,偶爾會有幫助。
著作權與審查之間的連結不時被技術遮蔽,但有重新浮現的習性:
著作權機制的存在是把資訊擋在「沒付錢的人」手外,而審查者則把資訊擋在「不被信任的人」手外。當 ISP 被強制安裝「阻止客戶下載受著作權保護材料」的過濾器時,這些過濾器往往也能被用來封鎖煽動性材料。
軟體:從無所謂到訴訟#
早期電腦的軟體由硬體廠商或寫程式的使用者免費給出。 保護軟體著作權不是議題:幾乎所有擁有電腦的組織都又大又體面,其軟體往往需要熟練的維護。
解決這類問題的一種方法是看「軟體胎記」——某個特定實作的做法特徵。例如關於「是否有人從早期 IBM PC 的 ROM 抄襲軟體」的訴訟,關鍵在於暫存器被推入與彈出的順序(因為軟體是用組合語言寫的)。
這與人文學者靠分析寫作風格判定作者身分的「文體學」領域合流。 近年自然語言處理社群寫出了抄襲偵測工具,到 1990 年代已導向「從編碼風格辨識惡意程式作者」的工具。程式碼文體學至今仍是活躍的研究領域。
微電腦時代的四種防拷路線,以及它們為什麼被放棄
軟體著作權侵害真正成為議題,是在 1970 年代末與 80 年代初微電腦的到來創造了大眾市場之後。
「有誰在乎那些做出它的人是否有拿到錢?」他問,「這公平嗎?」信的結尾是:「沒有什麼比能雇用十名程式設計師、用好軟體淹沒業餘市場更讓我開心的了。」
訴諸公平只能走這麼遠,於是業界接著處理迷你電腦與早期微電腦的主要差異——後者沒有處理器序號。有三種取徑被嘗試:為機器「加上」唯一性、在機器中「創造」唯一性、或使用機器碰巧已有的唯一性。
- 加上硬體唯一性的標準做法是「加密狗(dongle)」——一個接在 PC 上、能被軟體查詢的裝置。最簡單的只有序號;最常見的執行簡單的挑戰-回應協定;而某些高階裝置實際執行了計算中的關鍵部分。
- 早期很常見的策略是讓軟體以「抗拒天真複製」的方式安裝到 PC 硬碟上。 例如把某個磁區標記為壞軌,並把程式碼或資料的關鍵部分寫在那裡。若用標準工具從硬碟複製產品,壞軌就不會被複製,副本也不會動。
- 1988 年出現了「授權伺服器」,基本上是一台被程式化成「公司網路上所有機器共用之加密狗」的機器,支援更複雜的商業模式(例如讓公司購買「最多 20 台機器同時執行」的權利)。
- 1989 年作者參與的一項產品會為 PC 做「指紋」——有哪些擴充卡、多少記憶體、什麼型號的印表機——若這個組態變化太劇烈,它就會要求使用者打電話給客服。 一台普通 PC 中有多少唯一識別碼相當令人意外。廣告追蹤業者至今仍用類似技術。
許多業餘玩家為了樂趣這麼做,並競相在產品上市後盡快把未受保護的版本放上網。 甚至擁有合法授權的人也常去找未受保護的版本,因為那更容易備份、通常也更可靠。
你能靠把關鍵程式碼放在無法複製之處(如加密狗、授權伺服器、或如今的雲端)來阻止這件事;但這場軍備競賽教會了大家:如果你不做那樣的事,帶著除錯器又有時間的孩子最終總會破解你的方案。這也是封閉平台(如遊戲主機與 iPhone)只執行簽章程式碼的原因之一。
廠商也用了心理技巧:
- 許多商業程式的安裝常式會把註冊使用者的姓名與公司嵌在畫面上(例如工具列裡)。這擋不住盜版者用假名散布副本,但會讓合法使用者不好意思隨手把副本給同事。(時至今日,作者從許多學術期刊下載論文時,其大學名稱與一個序號仍會出現在 PDF 上——這是「著作權標記」的例子。)
- 早期微軟軟體(Multiplan、Word 或 Chart)若認為你在除錯器下執行它,會跳出訊息:「惡樹結苦果。正在毀掉程式磁片。」然後去找磁片的第零軌,發出「rrnt, rrnt, rrnt」的聲音。
1980 年代末,市場分裂了:
- 遊戲市場轉向硬體保護,最終由「軟體以專有卡匣販售的封閉架構主機」主宰。由於消費者對產品標價比對總擁有成本更敏感,用日後的軟體銷售補貼主機是合理的。這導向了「配件控制」——用硬體保護控制售後市場,後來被印表機廠商與許多其他業者採用。
- 商業軟體廠商對高價值產品(如用來設計從晶片到船舶一切的 CAD 軟體)從加密狗轉向授權伺服器。 但廠商普遍停止用技術手段保護大眾市場產品,理由有幾個:除非你願意花錢在加密狗硬體上執行部分關鍵程式碼,否則機制會被「把它當智力挑戰」的人擊敗;保護本身很惱人(多個加密狗會互相干擾);電腦病毒的到來迫使企業客戶投資軟體衛生;對個人使用者施壓賺不到什麼錢;而一定程度的分享對生意有好處。
1998 年比爾·蓋茲甚至說:「雖然中國每年賣出約三百萬台電腦,人們並不為軟體付錢。不過總有一天他們會的。而既然他們反正要偷,我們希望他們偷我們的。他們會有點上癮,然後我們會在未來十年內想辦法收費。」
軟體主要受著作權法保護。細節因國而異,但著作權侵害通常只有在商業規模時才是犯罪。 所以著作權人能寄恐嚇信給個人與小企業,但為了幾塊錢去小額法庭告他們並不划算。針對大規模使用者,著作權執法才可能划算。
事實上,IBM 1969 年把硬體與軟體業務分開時(起因是美國政府的訴訟主張搭售鞏固了其市場主導地位),他們做了戰略決定:不使用任何技術性的著作權執行機制,因為那對客戶是負擔、對聰明的竊賊又無效——所以他們改為倚賴法律。
1988 年微軟帶領業界追隨 IBM 的腳步,設立了商業軟體聯盟這類產業組織,對「縱容大量使用未授權軟體」的大公司提起高調訴訟。
那正是軟體業自 2010 年代初以來所收斂到的模式。軟體改以訂閱販售,而防拷的議題就消失了。
自由軟體、自由文化?#
兩年後,MIT 工程師 Richard Stallman 因為 Xerox 不肯提供印表機驅動程式原始碼、使他無法把新印表機整合進當地維護安排而惱怒。他宣布了 GNU 專案以建造自由的作業系統,並協助創立自由軟體基金會。
自由軟體意味著使用者應能為任何目的執行它、研究它如何運作並修改它、並重新散布它(包括改良或修改過的版本)。 一個口號是「自由如自由言論,而非如免費啤酒」。
- GPL 有這樣的性質:任何改編 GPL 授權軟體並公開發行的人,必須以相同授權公開其改編的原始碼——這種病毒式性質也叫「著佐權(copyleft)」。
- 1988 年加州大學以限制較少的 BSD 授權釋出柏克萊版 Unix,單純允許任何人為任何目的使用該軟體。
Linux 1991 年以 GPL 首度釋出,而柏克萊 Unix 衍生出 FreeBSD 等變體。 如存取控制一章所述,Linux 是 Android 建造其上的平台,而 FreeBSD 演化成 OSX 與 iOS。
軟體與文化的共通性、學術出版,以及 Creative Commons
傳統樂手有時作新曲,但更常改編既有曲子;即使是新作品也取材自既有的樂句。DJ 從別人那裡取樣並混搭成新作品。小說家重用舊的故事線與角色刻板印象,而喜劇演員回收老笑話。
法律對此處理得並不總是好,因為它往往是為大型企業利益而非為社群而寫的。 所以唱片公司會逼樂手寫「著作權乾淨」的全新曲子,而不是依循傳統改編前輩最好的曲子。
1994 年有兩篇有真實影響力的出版品:
- Andrew Odlyzko 計算出:美國政府每年花約一億美元「做數學」(付教授薪水與研究生津貼),另外每年花一億美元「行銷數學」(花在期刊與會議上的錢,加上數學家投入好讓期刊出版商能賺錢的無償勞動)。若出版完全上線、所有論文都能供所有人閱讀,或許花在實際數學上的金額能增加。
- 更廣為人知的是電子前哨基金會創辦人 John Perry Barlow(也是死之華樂團的作詞人)的一篇文章。 他指出,由於數位技術的複製邊際成本為零,「資訊想要自由」。他警告企業法務不要試圖「用武力保護那些再也無法靠實務效率或普遍社會共識保護的東西」,並說:「理想上,法律是批准已經發展出來的社會共識。」
他呼籲廠商發展順著資訊時代紋理的商業模式。他的樂團從 1970 年代起就讓人錄他們的歌,而成為最賣座的體育場級演出之一。他建議其他產業探索現場演出與服務、而非販售位元組合的模式。
這些授權如今在軟體之外被廣泛使用。 事實上作者多數學術論文都以 CC 授權提供,而他與本書出版商的協議規定:在稿件送印 42 個月後,他可以把所有章節免費放上網。
- 一種是「免費增值(freemium)」:你免費送出產品的基本版,賣進階版。
- 另一種是免費送出你的軟體,靠賣服務、靠廣告、或靠當間諜軟體賣使用者資料賺錢。
- 你也能結合它們:讓客戶對你的免費產品上癮,然後賣他們更多儲存空間或無廣告體驗。
這些模式在軟體上的成功(Linux 業靠顧問維生、Google 靠廣告),暗示了其他線上事業也可用類似取徑。
領導好萊塢的華納,其高層被開除,而且沒有慣常的黃金降落傘;他們不再是宇宙的主人,而成了一家電話公司影片製作部門的員工。
電影業已從「在泳池邊握個手就跟發行商談成交易」的批發生意,變成「極大化訂閱收入是核心技能」的零售生意。唯一維持可辨識形態的片廠是迪士尼,它早早完成了向訂閱制的轉型。
從書籍、音樂到付費電視#
歷史的迴圈:圖書館、卡帶與錄影帶
受教育的階級大驚失色,而印刷商害怕圖書館會剝奪他們的銷售。但圖書館如此挑起了人們對書的胃口,讀者數到 1850 年增至五百萬。書的銷量飆升,因為人們買下他們先前從圖書館借過的書。
圖書館運動結果證明是印刷商最大的盟友,並協助創造了一整個大眾市場的書籍市場。
1960 年代卡帶錄音機出現時,唱片業遊說(並在某些國家取得)對錄音帶課稅,稅收分配給著作權人。 也有人嘗試技術措施:披頭四的《比伯軍曹》唱片含有一個 20KHz 的干擾音,理論上該與磁帶的 21KHz 偏磁頻率結合,產生一個破壞聲音的 1KHz 嘯聲。實務上它沒用,因為許多唱盤的頻寬根本收不到那個干擾音。
但實務上這無關緊要。卡帶結果證明不是大問題,因為在家用設備上音質明顯較差。然後 1980 年代 Sony Walkman 的到來讓卡帶成了大生意,而雖然有些複製,預錄卡帶銷量巨大,音樂業大賺一筆。
業界的回應是推動技術修補。這導致了權利管理產業的成長。
錄影帶的早期歷史是音訊卡帶歷史的重播。
然後好萊塢對出租店變得偏執,正如圖書出版商曾對圖書館那樣。再一次,「圖書館」結果證明是出版商的朋友:能租影片讓人們買了錄放影機,並挑起他們擁有最愛電影的欲望。到 2000 年,預錄卡帶的銷售構成了迪士尼這類公司多數的收入。商業模式變成:院線上映其實只是影帶銷售的廣告。
更有趣的技術保護機制被建進廣播付費電視設備中。
1980 年代末的第二代系統採用類比與數位的混合:廣播是類比的,但訂戶控制是數位的。它們典型有三個元件:
- 電台端的訂閱管理服務加密外送影片、嵌入各種「授權管理訊息(EMM)」與「授權控制訊息(ECM)」,並發給訂戶智慧卡這類存取代幣;
- 機上盒把有線或衛星訊號轉成電視能處理的訊號,包括解擾;
- 訂戶智慧卡個人化該裝置並控制機上盒被允許解擾哪些節目——做法是詮釋 ECM 並把金鑰提供給機上盒中的解擾電路。
這個架構意味著:大量影片解擾這類複雜昂貴的流程能做在一顆量產、產品壽命長的客製晶片中,而「在被破解後可能需要更改」的金鑰管理功能,則能以易於替換的低成本代幣賣給客戶。
攻擊也接踵而至:
業餘玩家也找到其他攻擊,包括「阻擋器」——阻止寄給你卡片的 ECM 被送達的程式,讓你能取消訂閱卻繼續看電視。
對經濟學的理解教我們:最好讓盜版者先建立起相當的使用者基礎再拔他的插頭,因為那給他時間消滅競爭者;而在他站穩後才關掉他的卡,會比立即回應摧毀更多潛在客戶對他的信任。但如果你放他太久,他可能取得財務與技術資源而成為長期問題。
付費電視業學會了事先為安全復原做規劃,並在產品中藏入「一開始不用、但日後能啟動」的功能。
DVD:一堂「如何不做防拷」的課#
消費電子業 1996 年推出 DVD。一如既往,好萊塢受了驚,說除非 DVD 有像樣的防拷機制,否則一流電影不會為它發行。
DVD 有「區碼」:光碟本應只能在某些指定區域的播放器上播放,以支援「先在美國、再在歐洲」發行電影的傳統做法。但使用者偏好買「區碼能被關掉」的播放器。所以每家 DVD 廠商都想擁有市面上第二不安全的播放器——他們不想成為被好萊塢修理的那家公司,但想讓潛在客戶有信心自家播放器的區碼能被破解。
它的金鑰長度是 40 位元,好讓設備不觸犯美國出口法規,但設計如此拙劣,以致有效金鑰長度只有 16 位元。 一名挪威少年 Jon Lech Johansen 逆向工程了該演算法並寫出解密軟體 DeCSS。
業界律師取得禁制令對付把它放上網的人,但這被視為審查,於是它開始出現在美國境外的網站上、T 恤上、歌曲中,以及其他傳統上享有憲法保障的言論形式中。這只讓它散布得更廣,並讓好萊塢顯得愚蠢。
DVD 聯盟要求 DVD 播放軟體的製作者混淆其程式碼,好讓它難以被逆向工程。但這種封閉取徑與已被數百萬人使用的開源 PC 作業系統 Linux 起了衝突。
DVD 聯盟的哲學與「讓 Linux 社群能取得 DVD 驅動程式」不相容。所以當商店裡的 CD 機種被 DVD 機種取代時,Linux 使用者社群要嘛破解 CSS,要嘛放棄 Linux 改用 Windows。在這種情況下,有人搞懂 CSS 只是時間問題。
通用電腦上的 DRM#
基本問題是:PC 作為通用電腦,原則上能複製任何檔案並送給任何其他電腦;與類比複製不同,副本是完美的。
音樂業相信無限複製會摧毀他們的生意;電腦業告訴他們 DRM 在通用電腦上本質上不可能,所以他們最好換個商業模式。
音樂與電影業雖然規模只有電腦業的十分之一,在國會的影響力卻大得多(一位微軟人士抱怨,平均而言國會議員遠比較想跟瑪丹娜合照,而不是跟比爾·蓋茲),而且他們仍控制著電腦業希望其 PC 與手機能播放的音樂與影片。結果就是對 DRM 的推動。
WMRM、FairPlay、HTML5 EME 與 Sony 的 rootkit
Windows Media Rights Management(WMRM)的運作方式:
要存取一個媒體物件,客戶必須取得一份「授權」,由物件識別碼、授權金鑰種子、以及一組用權利管理語言寫的指示構成——指出他們能拿它做什麼:能播幾次、能否燒成 CD 等等。授權由授權伺服器產生,並用客戶的 Windows Media Player 應用所產生的公鑰加密。
架構與付費電視的條件接取類似:保護音樂或影片的大量加密任務,與個人化的金鑰管理任務分離,所以影片不必為每位客戶重新加密。而正如付費電視智慧卡能在金鑰洩漏時被替換,WMRM 的金鑰管理功能也在一個「個人化黑盒(IBX)」元件中執行,並在 Windows 更新過程中視需要被替換。
願景是這會由整個 Windows 生態系的可信計算機制支撐,並順便強化該生態系以抵禦 Linux 或 Google Docs 的挑戰。
但美國企業界不喜歡那種鎖定,而微軟也無法讓作業系統機制運作。如今在 Office365 或 Gmail 這類雲端系統中實作這類分散式使用控制很容易,但跨生態系太難——所以我們最後落腳的地方,與「可信計算真的成功了」的情況相去不遠。
使用者第一次把裝有此系統的 CD 放進 PC 時,它會顯示終端使用者授權合約;若使用者拒絕,CD 就被退出;而若接受,它就載入並隱藏一個 rootkit,攔截所有對 CD 光碟機的存取,並防止 Sony 音樂被任何其他媒體播放器播放。
微軟把它歸類為惡意程式,並用 Windows Defender 與惡意軟體移除工具把它移除。後來還發現 Sony 的 rootkit 中甚至包含侵犯他人著作權的軟體。
當他們 2014 年最終通過時,W3C 主席 Tim Berners-Lee 因採用一項「排除未來開源瀏覽器」的標準而遭到猛烈批評。
自 2017 年起,瀏覽器需要向 Google 授權「Widevine」DRM 軟體才能支援 Netflix 這類服務。Mozilla 是最後一個轉換的主要瀏覽器,在他們斷定拒絕只會讓多數使用者改用別的瀏覽器之後。
2020 年 Google 停止把這項技術供應給開源瀏覽器;此後所有新瀏覽器都得是專有的——這在 2012–14 年的辯論中就已被電子前哨基金會預測到。
軟體混淆#
但那並非總是可能,而 2020 年的關鍵應用包括「執行期應用自我保護(RASP)」——某些行動 app 開發者用來保護「可能已被惡意程式 root 或越獄之手機上的 app」的一套技術。
Facebook 用它保護在低度開發國家使用其 Android app 的客戶(那裡許多 Android 手機是二手、已無修補支援、且常被當地銷售代理 root 過)。而依歐洲中央銀行的規定,RASP 正成為歐洲銀行 app(或其倚賴的認證器 app)的強制要求。
但——如同惡意程式偵測等其他安全上的不可能性結果——問題於是變成:即使完美的混淆在理論上不可能,實務上的混淆是否對某些目的「夠好」?
微軟轉向「安全更新」的哲學:Windows Media Player 的金鑰管理程式碼被藏在 IBX 中並被移來移去,這個月可能在 Windows 錯誤處理常式裡,下個月在某個晦澀的裝置驅動程式裡。惡意程式作者走了類似的軌跡。
但要評估這樣的方案(甚至只是猜測破解它要花多少功夫)仍是真正的問題。若一位 RASP 測試員試了兩週都萃取不出金鑰,那並不保證能擋住試一個月的人。
作者親身有此傷疤:1990 年代 Intel 付錢請他們花兩週嘗試破解一個由 Intel 內部混淆編譯器產出的 DVD 播放器原型二進位檔。他們只做了大約一半,而該公司隨後向客戶誇口「劍橋破不了這個」。Jon Lech Johansen 後來花了一個月盯著程式碼並破解了它,讓他們顯得愚蠢——但至少 Intel 顯得更愚蠢。
因此可以預期會有一個檸檬市場。
遊戲、作弊與 DRM#
然而轉向線上電腦遊戲緩解了這些顧慮:由於遊戲邏輯的關鍵部分跑在伺服器上,客戶端軟體能免費送出,剩下的議題就是玩家能否取得不公平的優勢。
- 有些遊戲禁止串通(如橋牌),而要阻止在線上平台對局的人用完全另外的通道作弊很難。
- 其他遊戲要求串通(如需要團隊的冒險遊戲)。如第 8 章所述,這些是 2020 年 DDoS 出租服務最大的市場:玩家(往往是中小學生)花幾塊錢買一項服務,在關鍵時刻把對方隊伍的關鍵成員踢下線。
- 第三類作弊戰術源自電腦遊戲的本質。 在戰術射擊遊戲中,勝負本該取決於玩家的戰術與射擊技巧,而非遊戲機制。然而遊戲的物理模型總有缺陷,往往由網路延遲與遊戲設計者用來處理延遲的最佳化所引入。
例如你通常會預期在槍戰中「網路延遲最低」或「先動的人」有優勢。然而許多遊戲客戶端使用的預測演算法會快取附近玩家的資訊,所以若你衝過轉角、看見敵人並開槍,那麼你的網路連線越慢,他就要越久才看得見你並回應。
人們寫了種類繁多的工具,從反覆點擊開火鍵的簡單常式,到「攔截進來的網路封包、辨識壞人、檢視你射出的子彈、並最佳化其瞄準」的代理程式。這些「自動瞄準(aimbot)」有不同的精巧程度,從全自動鎖定與射擊,到只是改善你瞄準的人控版本。
同一主題的另一個變體是「穿牆(wall hack)」,玩家修改軟體以看穿牆壁(例如改繪圖軟體讓牆變半透明)。這類入侵之所以可能,是因為第一人稱射擊遊戲通常把原始的位置資訊送給所有玩家,並把如何依本地物理模型呈現交給客戶端軟體。
這是一場持續的戰鬥,而某些技術(如人為延遲)很難完全處理。然而遊戲是「保護涉及 DRM 式機制的可信客戶端軟體」已牢牢紮根的應用之一。伺服器通常也配備分析工具以事後偵測作弊,就像職業橋牌賽一樣。
資訊隱藏與著作權標記#
好萊塢在 1990 年代中期對「保護著作權之新機制」的興趣,與軍方對隱蔽通訊的興趣、以及公眾對政府控制密碼學的關切匯合,開始驅動資訊隱藏領域的快速發展。
好萊塢在「不著痕跡地嵌入數位音訊、影片與美術中的著作權標記」中尋求救贖,包括浮水印(可能隱藏也可能不隱藏、但難以移除的著作權訊息)與指紋(隱藏的序號)。
例如你從 Apple iTunes 音樂商店下載 mp3 時,它含有一個嵌在音訊中、識別你身分的指紋。 想法是若你把副本上傳到檔案分享系統,著作權人就能告你。(有些人相信指紋整體上壓低了銷售,因為它為誠實的購買者製造了法律風險。Amazon 就不為 MP3 下載加標記。)
Gus Simmons 提出的概念模型是:Alice 與 Bob 在監獄中想策劃越獄;他們所有的通訊都經過典獄長 Willie,而若 Willie 偵測到任何加密訊息,他就把他們關禁閉來挫敗計畫。所以他們必須設法把秘密訊息藏在無害的掩護文本中。
這與電子戰有些相似。 第一,若把隱寫術看成低攔截機率通訊,那麼著作權標記就像抗干擾通訊:它可能用大致相同的方法,但為了抵抗針對性攻擊,其位元率可能低得多。我們能把 Willie 想成試圖竄改音訊或影片訊號、使著作權標記偵測器失效的盜版者。
資訊隱藏的技術與對它們的攻擊
資訊隱藏比密碼學更古老,其根源在偽裝。
培根提出了一套系統,靠在書中交替使用兩種不同字體,以每個字母一位元的速率嵌入二進位訊息。
直到相當現代之前,多數作者都認為隱藏機密資訊比把它加密重要得多。
各式各樣的嵌入方案被提出:
- 許多人提議把標記或秘密訊息藏在音訊或影像訊號的最低有效位元中。 這通常不是好策略:隱藏資料在統計上容易被偵測(最低有效位元不再與影像其餘部分相關),而且移除或替換都很容易,也會被有損壓縮嚴重破壞。
- 較好的技術是把標記藏在由秘密金鑰決定的一或多個位置。 這最早在古中國被發明:收發雙方各有一份挖了隨機孔洞的紙面罩。發送者把面罩蓋在白紙上、在洞裡寫訊息,然後移開它,再組出一則包含那些字的掩護訊息。 這在 16 世紀被義大利數學家 Cardan 重新發明,如今密碼學家稱之為 Cardan 柵格。
- 現代版本把標記藏在 .gif 影像中:秘密金鑰被展開成金鑰流以選出適量的像素,而嵌入訊息是這些像素色碼的同位。實務上即使影像中相當多的像素被換成調色盤中相似的顏色,也不會有可見效果。 但若所有像素都被這樣調整,隱藏資料同樣容易被移除。較好的結果是讓 1% 的像素能被安全調整;那麼即使典獄長用不同金鑰重複這個過程,也只會有 1% 的隱藏資料位元被破壞,而這些能用糾錯碼還原。
- 一般而言,噪音或失真(如有損壓縮)幾乎不論嵌入方法都會為隱藏資料引入錯誤,除非加上某種糾錯碼。
- 在一般情況下,常用技術是借自電子戰的直接序列展頻:你有若干秘密序列,各自編碼一個特定符號,你把其中之一加到內容上以標記它。展頻編碼常在轉換空間中進行,好讓其效果較不可察覺、也對常見壓縮形式更穩健。這也常與「感知濾波」併用——把編碼強調在影像或音軌中最吵、或感知上最顯著的部分,在那裡它最不突兀。
對著作權標記方案的攻擊:
- 一開始許多人處理的是「嵌入隱藏著作權訊息好讓作品所有權能在法庭上被證明」。但這是個假問題:律師幾乎從不難以證明展示物的所有權;他們不倚賴可能讓陪審團困惑的技術措施,而倚賴與樂團簽的合約、模特兒授權書這類文件。
- 一如往常,許多設計者忽略柯克霍夫原則——系統的安全該存於金鑰的選擇,而非所用演算法。但當標記被用來證明某個數位物件是否經授權時,這意味著要在法庭上連同標記金鑰一起揭露,所以可能必須使用多把金鑰。
- **在美國販售的彩色影印機在副本的位元圖樣中藏了「機器識別碼(MIC)」**作為偵測偽鈔者的額外手段。由 Xerox 與 Canon 在 1980 年代引入(顯然是在與一或多個政府的秘密協議後),其存在直到 2004 年荷蘭一起法庭案件才被揭露。 這個機制隨後在電子前哨基金會領導的群眾外包努力中被逆向工程:MIC 是直徑 0.1mm、人眼幾乎看不見的黃點圖樣,在一張 A4 彩色副本上重複約 150 次。如今已有軟體能辨識並移除它,好讓吹哨者能在洩露給媒體前清理敏感文件。
- 許多標記只是為訊號加上一些噪音。但如果影片中所有畫格都帶有相同標記,你就能把它們平均起來得到標記再減掉它。 或者你把已知內容餵給標記系統,比較其輸入與輸出。即使標記是在解密後立刻於防篡改流程中施加、且每台裝置加上不同標記,只要標記是由「在內容離散點上加入的小訊號」構成,對手就能用數台不同裝置解密同一份密文並比較,以移除標記。
- 對不可察覺標記方案最通用的攻擊涉及適當選擇的失真。 音訊標記能靠隨機複製或刪除聲音樣本以引入聽不見的抖動來移除。對影像,作者學生開發的工具 Stirmark 引入的錯誤,與「用高品質印表機列印再用高品質掃描器掃描」所造成的相同:它施加輕微的幾何失真——影像被稍微拉伸、剪切、位移與/或旋轉一個察覺不到的隨機量。這在它被開發時擊敗了幾乎所有現存的標記方案,如今是著作權標記穩健性的標準基準。
這對串流體育賽事真的很重要:你不會想在看到進球之前就聽到隔壁的歡呼。顯然伺服器端「用來識別是誰重新串流」的浮水印會引入大量延遲。
這助推了「直接辨識侵權材料」的採用。 先驅之一 Shazam 在 2017 年被 Apple 買下;Google 為 YouTube 開發了自己的 Content ID,內含一個「含著作權主張資訊的內容指紋資料庫」,影片上傳或直播時就在該資料庫中查找。著作權人能選擇靠分廣告收入把影片變現,或封鎖它。
類似技術也被用來封鎖因其他理由令人反感的內容:兒童性虐待材料主要是靠微軟的 PhotoDNA 系統辨識的。
政策#
1990 與 2000 年代,科技業與許多「智慧財產」擁有者之間有一場激烈的政策辯論,因為網際網路的開放讓複製變得容易、威脅了傳統的音樂、圖書與電影出版商。
美國 DMCA 確實給了著作權人「通知即下架」的權力,強迫 ISP 撤下有侵權材料的網站。 雖然也有「通知即回復」的條款讓訂戶能提出反通知、並在 14 天內把東西放回去(除非著作權人起訴),但實務上許多 ISP 寧可直接終止客戶的服務,也不願捲入訴訟。
許多提出申訴的組織只有很少(或根本沒有)連結被移除,因為它們要嘛不相關、要嘛被判定不構成侵權。
這有真實的政策後果:審查一家假裝是 Nike 的中國商店是一回事,而因為白人至上主義者的申訴就審查 Black Lives Matter Peckham,則完全是另一回事。
作者申請擴建廚房的建照時得提交四份當地地圖,但他大學圖書館的地圖軟體只讓你印三份。這是英國地形測量局為極大化收入而完全刻意的作為。
法律控制被存取控制補充,而 DMCA 與可比的歐盟法律賦予這些存取控制的法律特權,創造出一束新的權利——法律學者稱之為「準著作權(paracopyright)」。
實際上,著作權規範不再由華盛頓或布魯塞爾的立法者制定,而是由替微軟、Apple 或 Amazon 工作的程式設計師制定。
隨著法律未能跟上技術,「法律允許的」與「人們實際做的」之間的落差越來越大。 例如在英國,把 CD 轉檔到手機上聽在技術上是違法的;但由於那是人們仍買 CD 的主要理由之一,英國唱片業協會恩賜地說它不會告任何人。
John Tehranian 計算出:一位典型的法律教授每天犯下超過 80 次著作權侵害,法定罰則超過一千萬美元。
實際上,我們之所以能容忍著作權法,只是因為它沒有被對私人個體執行。技術讓執行成為可能,著作權整併到越來越少的企業擁有者與收費社團手中造就了集中的遊說力量,貪婪讓濫用發生,於是摩擦增加。
智財遊說團的興起,以及「誰得利」
簡言之,輝瑞與其他藥廠與音樂及電影業結盟,最終導向世界貿易組織成員適用的 TRIPS 協定,以及 1996 年世界智慧財產權組織的兩項條約。本質上,美國與歐盟聯手霸凌印度與巴西這類持不同意見的國家。
美國 1998 年的 DMCA 把規避著作權保護機制訂為犯罪(如 WIPO 所要求),而歐盟 2001 年的著作權指令有類似效果。 這被視為讓廠商能建立封閉平台並控制競爭,也被自由與開源軟體運動、以及安全研究者視為威脅——尤其在俄羅斯研究者 Dmitri Sklyarov 應 Adobe 要求在一場美國會議上被捕之後。
還有許多其他高調事件:作者曾是 2001 年資訊隱藏工作坊的議程委員,當時美國唱片業協會試圖強迫議程主席撤下 Ed Felten 與其學生描述某著作權標記方案漏洞的論文。Ed 隨後控告該協會,成為一起里程碑式的學術自由案件。諷刺的是,該方案的推廣者曾公開挑戰學界與其他人來破解它。
這次反對者成功集結了一個夠強的反對利益聯盟,使該措施被大幅修正。
智財遊說團的錯誤,是試圖強迫歐洲每個國家把專利侵權變成犯罪、而非僅是民事事項。 這是大藥廠意圖用來削弱「在專利到期後製造低價學名藥」的公司。這讓學名藥廠與超市、汽車零件商及消費者團體一起激烈反對該指令。
甚至軟體業也開始緊張:他們向微軟指出,有數千家公司相信微軟侵犯了他們的專利,卻沒錢在民事法庭一路打下去。如果專利侵權成了犯罪,他們難道不會把冤情帶到警察局?比爾未來去歐洲出差會不會有被捕風險?
當科技公司撤回支持後,把專利侵權入罪的企圖就垮了。
一個富有而強大的遊說團,不會被漂亮話、或被大學教授與自由軟體行動者的憤慨擋下。它是在撞上另一個往反方向推的富有而強大的遊說團時被擋下的。
「誰得利?」
他指出,在古典經濟理論中,兩個產業之間的技術連結通常會嘉惠較集中的那個產業(例如汽車製造商與汽車零件)。而當時平台產業是集中的(Apple、微軟與 Sony),而音樂產業較不集中(四大加上許多獨立廠牌):所以音樂業憑什麼期待自己會是更好 DRM 的贏家?經濟理論說平台廠商應該贏得更多。
音樂業嗤之以鼻,然而到那年年底他們就開始痛了——當年秋天,他們含淚遊說英國政府與歐盟執委會對 Apple「做點什麼」,例如強迫它開放其 FairPlay DRM 方案。
接下來幾年,Hal 的預測成真。 音樂巨頭把市場力量輸給了 Apple、Amazon 與 Spotify,而 Netflix 在影片發行上取得主宰地位。
樂團過去倚賴巨頭推廣他們,如今能靠在自家網站免費送出專輯自己來;他們一向從演出賺最多錢,而現在賺得比以往任何時候都多——正如 John Perry Barlow 早在 1994 年所預測的。
配件控制#
密碼機制與權利管理技術最重要且成長最快的用途之一,是配件控制。
科技業最早把它用在遊戲主機,繼而被印表機廠商採用(用墨水匣補貼印表機,始於 1996 年的 Xerox N24)。典型系統中,若印表機感測到第三方或再填充的墨水匣,它可能悄悄從 1200 dpi 降到 300 dpi,甚至完全拒絕運作。
2003 年加上了到期日與墨水用量控制,而現代墨水匣如今是靠電子方式限制配發的墨水量,而不是等它實際用完。最新的發展是區碼:你不能在近期於英國購買的 HP 印表機上使用美國的墨水匣。
印表機廠商 Lexmark 控告逆向工程了其墨水匣密碼機制的 SCC,主張違反 DMCA。雖然一審勝訴,他們 2004 年在上訴中敗訴。 在類似案件中,做車庫門遙控器的 Chamberlain 控告做相容遙控器的 Skylink,同樣在 2004 年上訴敗訴。
這把美國法律定在「密碼學家的自由市場」這一邊,也就是 DMCA 出現之前的立場:想用密碼晶片控制其售後市場的公司,可以自由雇用它找得到最聰明的密碼學家來造真的很難被駭的認證晶片,而其競爭者也可以自由雇用最聰明的密碼分析者來逆向工程它們。
2020 年作者改寫本章時出現的一個例子,是奇異冰箱的濾水器。 Jack Busch 買了一台「智慧」冰箱半年後,收到一個要他再買一個 54.99 美元濾芯的要求。結果是:除非你每六個月買一個新濾芯(不論你需不需要),濾水功能就會自行關閉。Jack 於是想出了一個破解方法並公開它。
若墨水匣毛利高但印表機市場競爭激烈,競爭會把印表機價格壓低以補償高價墨水匣。 但在許多其他產業它可能是反競爭的——這取決於產業有多集中,而在贏者全拿的平台市場中,它可能特別令人反感。
作者此後改變了想法。
競爭很重要,而隨著一個又一個產業把軟體放進產品、變得越來越像軟體業(帶著第 8 章討論過的壟斷傾向),我們看到的競爭越來越少。
例如 John Deere 現在為其曳引機裝上「把維修限制在授權經銷商」的鎖,讓農民對「得付 230 美元出勤費與每小時 135 美元請技師來授權一個零件」極為不滿。用密碼機制做產品搭售與綁售,是政策制定者如今意識到必須處理的反競爭因素之一。就曳引機而言,「維修權」法律可能是必要的緩解之一。
強迫每六個月更換濾水器就是好例子;作者家的用了大約五年。 這類機制也導致脆弱且難以維護的產品。買「智慧冰箱」的另一個常見結果是:兩年後當廠商停止維護它所連線的伺服器時,它會變成一塊結霜的磚頭。
封城初期,有些醫院沒有足夠的電池供加護病房醫護所用的呼吸防護具使用——因為它們現在得全天候使用,而非偶爾使用。
市場領導者 3M 的呼吸防護具與供電電池有認證晶片,所以該公司能把製造成本 5 美元的電池賣到 200 美元以上。醫院很樂意用 200 美元多買一些,但中國前一個月把生產電池的工廠國有化了,而 3M 不肯把金鑰給其他零件供應商。
這個案例的解方確實是競爭:其他供應商的呼吸防護具較便宜、且不堅持用專有電池;而在南安普敦,Paul Elkington 與醫學院同事設計了自己的呼吸防護具,並把設計對世上任何想製造的人開放。
市場控制機制的意涵,不只關乎明天的永續性,也關乎今天的安全。
小結#
技術上困難,是因為通用電腦能零成本複製位元串;政治上困難,是因為權利管理技術造成了大量附帶損害。
音樂業自己成為傷亡者之一或許是報應,但那並未解決持續存在的問題。這些問題與競爭、消費者保護與永續性等廣泛得多也深刻得多的問題糾纏在一起。
研究問題#
隨著用機器學習生成的深偽影像出現,數位鑑識領域可能還有更多工作可做。
一個橫跨技術與政策的開放問題,是電腦遊戲所用反作弊引擎的隱私:它們從你的 PC 蒐集了什麼資訊、把資訊送到哪裡、這樣合理嗎?它甚至合法嗎?