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Robust watermarking for diffusion models using error-correcting codes and post-quantum key encapsulation

delete2026-01-20
delete0
PRE
AI
X
Xianglei Hu
B
Beining Zhang
M
Mawaheb Al-Dossari
N
N. S. Abd El-Gawaad
M
Mira Rakhimzhanova
A
Ahmad Saeed Khan *
DOI:10.3389/fphy.2025.1750515delete
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摘要

摘要

En 中文
关键基础设施日益依赖AI生成内容(AIGC)进行监控、决策支持和自主控制。这种依赖性创造了新的攻击面:伪造的维护图像、篡改的诊断扫描或欺骗的传感器可视化可触发不安全操作、违规行为或系统性中断。本文提出了一种面向关键基础设施安全的后量子水印框架。我们直接将鲁棒性溯源标记嵌入扩散模型的潜在空间中,而非像素级别,并利用纠错码(ECC)进行增强,以确保在压缩、裁剪、噪声注入和滤波等剧烈失真后仍能恢复水印。为保护水印密钥在传输和静止状态下的安全,我们集成了Kyber(一种为后量子密码学标准化的格基密钥封装机制),以抵御量子计算支持的拦截对水印流密钥的威胁。该方案(i)保持视觉保真度,(ii)在敌对条件下支持可靠的法证归因和可审计性,(iii)在后量子时代保持密码学安全性。实验表明,所提出的ECC强化的潜在空间水印在各类攻击下均能实现高提取精度,同时保持图像质量,优于当前最先进的扩散水印基准。我们定位该水印-加密流水线作为下一代关键基础设施中实现隐私感知的可追溯性、零信任验证和抗量子内容治理的使能机制。
Keyword:
critical infrastructure security
diffusion model
diffusion models
error-correcting codes
infrastructure resilience
kyber
post-quantum cryptography
privacy and provenance

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Frontiers in Physics
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