消息認證與數字簽名可以應用到數字水印中。
傳統水印用來證明紙幣或紙張上內容的合法性，數字水印（digital watermark）用以證明壹個數字產品的擁有權、真實性。數字水印是嵌在數字產品中的數字信息。可以是作者的序列號、公司標誌、有特殊意義的文本等。
數字水印主要用於：阻止非法復制(間接的)、確定所有權(作者、發行人、分發商、合法的最終用戶)、確定作品的真實性和完整性(是否偽造、被篡改)、證實收件人、不可否認的傳送、法庭證據的驗證、贗品甄別、識別文件來源與版本、Web網絡巡邏監視盜賊等。
傳統水印是人眼可以看得見的，而數字水印可以分為可感知的(Perceptible)和不易感知的(Inperceptible)兩種。
可感知的數字水印，主要用於當場聲明對產品的所有權、著作權及來源，起到壹個宣傳廣告或約束的作用。可感知水印壹般為較淡的或半透明的不礙觀瞻的圖案；比如電視臺節目播放的同時，在某個角落插上電視臺的半透明標誌。另壹個用途是為了在線分發作品，比如先將壹個低分辨率的有可見水印的圖像免費送人，其水印往往是擁有者或賣主的信息，它提供了尋找原高分辨率作品的線索，若想得到高分辨率的原作品則需付費。有些公司在產品出售前為了在網絡上宣傳其產品，先做上可逆可見水印分發，付費購買時，再用專用軟件將可見水印去掉，加入不可見水印(發行人、分發商、最終用戶等的信息)。可見水印還有另壹些用途，那就是為了節約帶寬、存儲空間等原因，在VCD、DVD等電影拷貝中用嵌入不可見水印的方式配上多種語言的副標題和字幕，待播放時由硬件根據需要實時地解出每壹幀中的水印文字，將其顯示在屏幕上。
可見水印在某些產品中或多或少降低了作品的觀賞價值，使其用途相對受到壹定限制。不易感知的水印的應用層次更高，制作難度更大。
不易感知的數字水印就像隱形墨水技術中的看不見的文字，隱藏在數字產品中。水印的存在要以不破壞原數據的欣賞價值、使用價值為原則。數字水印按照某種方式植入被保護的信息中，在產生版權糾紛時，通過相應的算法提取出該數字水印，從而驗證版權的歸屬。被保護的信息可以是圖像、聲音、視頻或壹般性的電子文檔等。為了給攻擊者增加去除水印的難度，大多數水印制作方案都在水印的嵌入、提取時使用密鑰。
圖5.7水印的嵌入與提取
數字水印技術雖然不能阻止盜版活動的發生，但它可以判別對象是否受到保護，監視被保護數據的傳播、真偽鑒別和非法拷貝、解決版權糾紛並為法庭提供證據。
數字水印的設計需要考慮以下幾個方面：
魯棒性：是指被保護的信息經過某種改動後抵抗隱藏信息丟失的能力。例如傳輸過程中的信道噪音、濾波操作、重采樣、有損編碼壓縮、D/ A或 A/ D轉換、圖像的幾何變換（如平移、伸縮、旋轉、剪裁等）。
不可檢測性（不可見性）：是指隱蔽載體與原始載體具有壹致的特性。如具有壹致的統計噪聲分布等，以便使非法攔截者很難判斷是否有隱蔽信息。
透明性：是指經過壹系列隱藏處理後，原始數據沒有明顯的降質現象。
安全性：要求隱藏算法有較強的抗攻擊能力（篡改、偽造、去除水印），使隱藏信息不會被破壞。如不因文件格式轉換而丟失水印，且未經授權者不能檢測出水印。
自恢復性：由於經過壹些操作或變換後，可能會使原數據產生較大的破壞，如果只從留下的片段數據，仍能恢復隱藏信號，而且恢復過程不需要原數據，這就是自恢復性（自相似性）。
水印容量：水印容量和魯棒性之間是相互矛盾的。水印容量的增加會帶來魯棒性的下降，對不可見性也有影響。為抵抗各種變換，水印通常需要按照壹定的排列方式反復加入多次，當水印容量大時重復次數只好減少，而魯棒性不好就會導致檢測結果的不可靠。
數字水印技術有多種分類。
按作用可劃分為魯棒水印和脆弱水印。前者主要應用於數字作品中標誌著作版權信息，需要嵌入的水印能夠抵抗常見的編輯處理和有損壓縮；後者主要用於完整性保護，判斷信號是否被篡改。
按水印的載體可分為圖像水印、視頻水印、音頻水印、文本水印和印刷水印等。
按檢測方法可分為明水印和盲水印。在檢測過程中需要原數據的技術稱為明水印，其魯棒性較強；在檢測過程中不需要原數據的技術稱為盲水印。
按內容可分為內容水印和標誌水印。內容水印是指水印經過攻擊受損後人們仍能通過感覺判斷內容；標誌水印是指通過檢測判斷來確定信號中是否有水印標誌。
按用途可分為版權保護水印、篡改提示水印、票據防偽水印、隱蔽標識水印、印刷數字水印等。
數字水印其內容可以是任何具有代表意義的信息，如圖像、文字、數字、符號等，為了便於隱藏，水印的體積越小越好。用文本作為水印信息是較好的選擇，既節約空間又能直讀出其含義。數字水印主要應用在版權保護、加指紋、標題與註釋、篡改提示、使用控制等領域。
版權保護：即數字媒體的所有者可用密鑰產生壹個水印，並將其嵌入原始數據，然後公開發布他的水印版本作品。數字媒體包括音像制品、數字廣播、DVD、MP3等。當該作品被盜版或出現版權糾紛時，所有者即可從盜版作品或水印版作品中獲取水印信號作為依據，從而保護所有者的權益。
版權跟蹤：為避免未經授權的拷貝制作和發行，出品人可以將不同用戶的ID或序列號作為不同的水印嵌入作品的合法拷貝中，稱為數字指紋。其目的是通過授權用戶的信息來識別數據的發行拷貝，監控和跟蹤使用過程中的非法拷貝。壹旦發現未經授權的拷貝，就可以根據此拷貝所恢復出的指紋來確定它的來源。
標題與註釋：即將作品的標題、註釋等內容以水印形式嵌入該作品中，這種隱式註釋不需要額外的帶寬，且不易丟失。如在遙感圖像等信息中隱藏日期、經緯度等。
篡改提示：當數字作品被用於法庭、醫學、新聞及商業時，常需確定它們的內容是否被修改、偽造或特殊處理過。為實現該目的，通常可將原始圖象分成多個獨立塊，再將每個塊加入不同的水印。同時可通過檢測每個數據塊中的水印信號，來確定作品的完整性。與其他水印不同的是，這類水印必須是脆弱的，並且檢測水印信號時，不需要原始數據。
使用控制：這種應用的壹個典型的例子是DVD防拷貝系統，即將水印信息加入DVD數據中，這樣DVD播放機即可通過檢測DVD數據中的水印信息而判斷其合法性和可拷貝性。從而保護制造商的商業利益。
典型數字水印算法包括以下幾種算法。
空域算法：此算法首先把壹個密鑰輸入壹個m-序列發生器來產生水印信號，然後排列成2維水印信號，按象素點逐壹嵌入到原始圖象最不重要的像素位棗最低位(LSB:least significant bits)。這可保證嵌入的水印是不可見的。但是由於使用了圖像不重要的像素位，算法的魯棒性差，水印信息很容易為濾波、圖像量化、幾何變形的操作破壞，因此不夠強壯。
文本水印算法：通過輕微改變字符間距，行間距或是增加、刪除字符特征如底紋線等方法來嵌入水印。或是在符號級或語義級加入水印，例如，可以用big替換文本中的large。
基於改變圖象數據統計特性的水印算法：Patchwork算法首先隨機選取N對象素點，然後通過增加象素對中壹個點的亮度值，而相應降低另壹個點的亮度值。這樣整個圖像的平均亮度保持不變。適當地調整參數，Patchwork方法對JPEG壓縮、FIR濾波以及圖像裁剪有壹定的抵抗力，但該方法嵌入的信息量有限。
頻域算法：它是利用壹個信號可以掩蓋另壹個較弱的信號這壹頻率掩蓋現象。圖象的頻域空間中可以嵌入大量的比特而不引起可察的降質，當選擇改變中頻或低頻分量（除去直流分量）來加入水印時，強壯性可大大提高。頻域水印技術可以利用通用的離散余弦變換，小波變換和傅立葉變換等變換方法。其優點是隱藏效果好，人眼不能發覺與原始圖象間的差別；使用密鑰控制，只有知曉偽裝密鑰的人才能解密；可以有效的抵抗剪切及JEPG等有損壓縮編碼；水印圖象可以是灰度圖象。但該類算法的隱藏和提取信息操作復雜，隱藏信息量不能很大。
壓縮域算法：水印檢測與提取直接在壓縮域數據中進行。把水印信號加到表示視頻幀的數據流中去。MPEG-2數據流可分為數據頭信息、運動向量(用於運動補償)和DCT編碼信號塊3部分，該算法只有DCT編碼信號塊被改變。首先對DCT編碼數據塊中每壹輸入的Huffman碼進行解碼和逆量化，以得到當前數據塊的壹個DCT系數；其次，把相應水印信號塊的變換系數與之相加，從而得到水印疊加的DCT系數，再重新進行量化和Huffman編碼，最後對新的Huffman碼字的位數n1與原來的無水印系數的碼字n0進行比較，只在n1不大於n0的時候，才傳輸水印碼字，否則傳輸原碼字，這就保證了不增加視頻數據流位率。該方法中水印信號的引入是壹種引起降質的誤差信號，而基於運動補償的編碼方案會將壹個誤差擴散和累積起來，為解決此問題，該算法采取了漂移補償的方案來抵消因水印信號的引入所引起的視覺變形。
NEC算法：該算法由NEC實驗室的COX等人提出，在數字水印算法中占有重要地位。COX認為水印信號應該嵌入源數據中對人的感覺最重要的部分。在頻譜空間中，這種重要部分就是低頻分量。這樣，攻擊者在破壞水印的過程中，不可避免地會引起圖象質量的嚴重下降。水印信號應該由具有高斯分布的獨立同分布隨機實數序列構成。這使得水印經受多拷貝聯合攻擊的能力大大增強。實現方法是：首先以密鑰為種子來產生偽隨機序列，該序列具有高斯N(0，1)分布，密鑰壹般由作者的標識碼和圖象的哈希值組成，對整幅圖象做DCT變換，用偽隨機高斯序列來調制(疊加)該圖象除直流分量（DC）外的1000個最大的DCT系數。該算法具有較強的魯棒性、安全性、透明性等。
生理模型算法：人的生理模型包括人類視覺系統HVS(HumanVisualSystem)和人類聽覺系統HAS。利用視覺模型的基本思想是利用從視覺模型導出的JND(Just Noticeable Difference)描述來確定在圖象的各個部分所能容忍的數字水印信號的最大強度，從而能避免破壞視覺質量。也就是說，利用視覺模型來確定與圖象相關的調制掩模，然後再利用其來插入水印。這壹方法同時具有好的透明性和強健性。
數字水印在版權標識、隱藏標識和篡改提示、數據防偽上具有不可替代的作用，它將在商業、金融、軍事和個人消費上帶來巨大的商業利潤。自1995年以來，該領域的研究工作已經取得了巨大的進展。隨著數字水印技術的日趨成熟，數字水印技術將在電子商務、視頻點播、遠程教學和遠程培訓中發揮越來越大的作用。