3D Data Security by Means of Data Hiding and Encryption for the Fashion Industry
Sécurisation des données 3D par insertion de données cachées et par chiffrement pour l'industrie de la mode
Résumé
Over the last few decades, 3D objects have become an essential part of everyday life, in both private and professional contexts. These 3D objects are often stored on the cloud and transferred over networks many times during their existence, where they are susceptible to malicious attacks. Therefore, 3D object security, such as encryption or data hiding, is essential. Encryption is used to protect the visual confidentiality of the 3D object's content. Selective encryption schemes can also be used, where part of a component, such as a part of each vertex, is encrypted. Data hiding is generally used to protect the copyright or the authenticity of the 3D object. However, when a 3D object is encrypted, a third party such as a server may need to embed data in the confidential 3D object. In this case, data hiding in the encrypted domain is performed. In many applications, 3D objects often consist of millions of vertices, and so storing and sharing them online is expensive, time consuming and not environmentally friendly. Consequently, 3D object compression is essential. In this work, we present three contributions in different research areas. First, we present our work on a new method to obtain a watermarked 3D object from high-capacity data hiding in the encrypted domain. Based on the homomorphic properties of the Paillier cryptosystem, our proposed method allows us to embed several secret messages in the encrypted domain with a high-capacity. These messages can be extracted in the plaintext domain after the 3D object decryption. To the best of our knowledge, we are the first to propose a data hiding method in the encrypted domain where the high-capacity watermark is conserved in the plaintext domain after the 3D object is decrypted. The encryption and the data hiding in the encrypted domain are format compliant and without size expansion, despite the use of the Paillier cryptosystem. Then, we present our work on an evaluation metric for the visual security level of selectively encrypted 3D objects. We present a new dataset composed of evaluated selectively encrypted 3D objects. We propose a model to determine the security parameters according to a desired security level. Finally, we detail our proposed 3DVS score which serves to measure the visual security level of selectively encrypted 3D objects. We also present a method which allows us to hierarchically decrypt an encrypted 3D object according to a generated ring of keys. This ring consists of a set of keys that allow a stronger or weaker decryption of the encrypted 3D object. Each hierarchically decrypted 3D object has a different visual security level, where the 3D object is more or less visually accessible. Our method is essential when it comes to preventing trade secrets from being leaked from within a company or by exterior attackers. It is also ecologically friendly and more secure than traditional selective encryption methods. Finally, we present our work on joint security and compression methods based on Google's 3D object compression method Draco, where we integrate a security step in Draco, which is becoming the new industry standard. These security steps are encryption, selective encryption and watermarking.
Au cours des dernières décennies, les objets 3D sont devenus un élément essentiel de la vie quotidienne, tant dans le contexte privé que professionnel. Ces objets 3D sont souvent stockés sur le cloud et transférés sur des réseaux plusieurs fois au cours de leur existence, où ils sont susceptibles de faire l'objet d'attaques malveillantes. Par conséquent, des méthodes de sécurisation des objets 3D, comme le chiffrement ou l'insertion des données cachées, sont essentielles. Le chiffrement est utilisé pour protéger la confidentialité visuelle du contenu d’un objet 3D. Il est également possible d'utiliser des schémas de chiffrement sélectif, dans lesquels seulement une partie de l’objet 3D est chiffrée. L'insertion des données cachées est généralement utilisée pour protéger les droits d'auteur ou l'authenticité des objets 3D. Toutefois, lorsqu'un objet 3D est chiffré, un tiers, tel qu'un serveur, peut avoir besoin d'intégrer des données dans l'objet 3D confidentiel. Dans ce cas, les données sont cachées dans le domaine chiffré. Les objets 3D sont souvent constitués de millions de sommets, de sorte que le stockage et le partage en ligne sont coûteux. Par conséquent, la compression des objets 3D est essentielle. Dans ce travail, nous présentons trois contributions dans différents domaines de recherche.Premièrement, nous présentons notre travail sur une nouvelle méthode permettant d'obtenir un objet 3D marqué à partir d'une insertion de données cachées de haute capacité dans le domaine chiffré. Basée sur des propriétés homomorphiques du cryptosystème de Paillier, notre méthode permet d'insérer plusieurs messages secrets dans le domaine chiffré avec une haute capacité. Ces messages peuvent être extraits dans le domaine en clair après le déchiffrement de l'objet 3D. À notre connaissance, nous sommes les premiers à proposer une méthode d'insertion de données cachées dans le domaine chiffré où les données cachées de haute capacité sont conservées dans le domaine en clair après le déchiffrement de l'objet 3D. Le chiffrement et l'insertion de données cachées dans le domaine chiffré sont conformes au format et sans expansion de taille, malgré l'utilisation du cryptosystème de Paillier.Nous présentons ensuite notre travail sur une mesure d'évaluation du niveau de sécurité visuelle des objets 3D chiffrés sélectivement. Basé sur une nouvelle base de données composée d'objets 3D chiffrés sélectivement et évalués, nous proposons un modèle pour déterminer les paramètres de sécurité en fonction du niveau de sécurité souhaité. Enfin, nous détaillons notre score 3DVS qui sert à mesurer le niveau de sécurité visuelle des objets 3D chiffrés sélectivement.Nous présentons également, à notre connaissance, la première méthode permettant de déchiffrer hiérarchiquement un objet 3D chiffré en fonction d'un trousseau de clés généré. Ce trousseau se compose d'un ensemble de clés qui permettent un déchiffrement plus ou moins fort de l'objet 3D chiffré. Chaque objet 3D déchiffré hiérarchiquement a un niveau de sécurité visuelle différent, où l'objet 3D est plus ou moins accessible visuellement. Notre méthode est essentielle lorsqu'il s'agit d'empêcher des fuites des secrets commerciales au sein d'une entreprise ou par des attaquants extérieurs. Elle est également écologique et plus sécurisée que les méthodes traditionnelles de chiffrement sélectif.Enfin, nous présentons notre travail sur des méthodes conjointes de sécurité et de compression basées sur la méthode de compression d'objets 3D de Google, Draco, dans laquelle nous intégrons une étape de sécurité dans Draco, qui est en train de devenir la nouvelle norme de l'industrie. Ces étapes de sécurité sont le chiffrement, le chiffrement sélectif et le tatouage.
Origine : Version validée par le jury (STAR)