Hầu hết các ứng dụng của thủy vân đã được nghiên cứu trước đây chỉ có tác dụng sau khi ai đó đã làm điều gì sai. Ví dụ, một cơ quan quản lý phát thanh có thể giúp bắt được các phát thanh viên không trung thực sau khi họ phát những quảng cáo sai và việc giám sát trao đổi phát hiện ra các nhà quảng cáo sau khi họ phân phối các bản sao chép bất hợp pháp. Các kỹ thuật này giúp ngăn ngừa các hoạt động sai trái. Sẽ là tốt nhất nếu loại bỏ hoàn toàn các việc này. Dầu vậy nó chỉ để ngăn ngừa các hoạt động trái pháp luật. Trong ứng dụng kiểm soát sao chép, mục tiêu của thủy vân là ngăn ngừa mọi người không thực hiện hành vi sao chép các nội đã được cấp bản quyền một cách hợp pháp.
Phương pháp ngăn chặn việc sao chép bất hợp pháp đầu tiên và mạnh nhất là mật mã hóa. Bằng cách mã hóa một tác phẩm dựa trên một khóa duy nhất, không một ai có thể sử dụng được nếu không có khóa này. Khóa này sau đó được cung
cấp cho người dùng hợp pháp với mục đích gây khó khăn cho họ trong việc sao chép hoặc tái phân phối. Ví dụ, các chương trình truyền hình vệ tinh đều đã được mã hóa. Các khóa mở mã được cung cấp tới mỗi khách hàng thông qua thẻ thông minh. Bất cứ ai cố gắng xem hoặc ghi lại các chương trình truyền hình mà không có thẻ thông minh sẽ chỉ xem được những hình ảnh bị nhiễu.
Có ba cách chính mà một kẻ sao chép trộm sử dụng để vượt qua hệ thống mã hóa. Cách đầu tiên và khó khăn nhất là tự giải mã thông tin mà không có khóa. Điều này liên quan đến một vài phương pháp tìm kiếm, khi đó kẻ sao chép cố gắng giải mã thông tin với hàng triệu khóa. Nếu hệ thống mã hóa được thiết kế tốt, kẻ sao chép trộm bắt buộc phải thử lần lượt từng khóa. Và nếu từ khóa dài hơn 50 ký tự thì việc tìm kiếm là không thể thực hiện được.
Do thủy vân được đính kèm vào nội dung, chúng hiện hữu trong bất kỳ nội dung nào và vì thế có thể cung cấp một phương pháp tốt hơn để thực hiện việc giám sát sao chép. Nếu bất cứ một thiết bị ghi chép nào phù hợp với một bộ tách thủy vân, các thiết bị đó có thể được làm để ngăn chặn việc sao chép bằng cách một thủy vân khó sao chép sẽ được giải mã ngay ở đầu vào vào của thiết bị.
Tuy nhiên có một vấn đề không mang tính kỹ thuật thường xuất hiện khi ứng dụng hệ thống quản lý kiểm soát sao chép dựa trên thủy vân là: làm sao để chắc chắn rằng tất cả các máy ghi đều có bộ tách thủy vân? Bất cứ một nhà sản xuất thiết bị máy ghi nào đều có ý định sẵn sàng chấp nhận thêm chi phí để lắp bộ tách thủy vân vào thiết bị của họ. Dầu vậy, trên thực tế bộ tách thủy vân sẽ làm giảm giá trị của đầu thu trong cái nhìn của khách hàng. Khách hàng mong muốn có một thiết bị có thể sao chép bất hợp pháp.
Chúng ta có thể sử dụng một khái niệm gọi là kiểm soát sự phát lại. Khi một kẻ sao chép trộm sử dụng một máy ghi chép không phục tùng để tạo ra một bản sao chép bất hợp pháp đối với sản phẩm đã gắn thủy vân thì bản sao chép đó vẫn gắn thủy vân. Những máy phát tuân lệnh vì giấy phép bắt buộc nên bị yêu cầu kiểm tra thủy vân trong nội dung. Khi đầu đọc nhìn thấy thủy vân không thể sao chép được thì nó sẽ kiểm tra xem nó đang đọc một bản sao chép hay một bản gốc. Việc này có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như kiểm tra xem tác phẩm được mã hóa hoàn toàn hay bằng cách tìm kiếm một chữ ký đặc biệt lưu trên sản phẩm. Nếu nó đang đọc một bản sao thì đầu đĩa tự động dừng.
Hình 2.4. Mối quan hệ giữa mã hóa và thủy vân dựa trên điều khiển sao chép. Mũi tên cho biết đường đi có thể của nội dung. Những đường đi này được đưa ra bởi
việc mã hóa, ghi chép việc điều khiển, hoặc điều khiển phát lại được đánh dấu bằng ký tự X.
Hình 2.4 giải thích tương tác của mã hóa, điều khiển sao chép và điều khiển phát lại trong môi trường làm việc của các thiết bị hoạt động với bộ giải mã và không có bộ giải mã. Một bản sao mã hóa của sản phẩm chẳng hạn như DVD được mua từ một cửa hàng băng đĩa có thể được chạy trên một bộ đọc có mã giải, nhưng không thể chạy bằng đầu đọc không có bộ giải mã bởi vì một đầu đọc không có bộ giải mã không thể đọc được bản sao đó. Đầu ra của một máy đọc có chứa bộ giải mã không thể được ghi lại bằng một đầu ghi có chứa bộ giải mã bởi vì đầu ghi sẽ phân tách thủy vân và dừng lại. Dầu vậy, một đầu ra như vậy lại có thể được ghi lại bằng một đầu ghi không có chứa bộ giải mã, đưa ra một bản sao không được mã hóa bất hợp pháp của sản phẩm. Bản sao này có thể được đọc bằng một đầu đọc
không cài bộ giải mã bởi vì bản sao đó không bị mã hóa, nhưng lại không thể đọc được trên một đầu đọc có cài bộ giải mã bởi vì đầu đọc sẽ phân tách thủy vân và ngăn chặn việc phát lại. Dầu vậy khách hàng có thể lựa chọn giữa việc mua một thiết bị có cài bộ giải mã để có thể đọc một nội dung hợp pháp nhưng không thể đọc được các nội dung bị sao chép bất hợp pháp hoặc một thiết bị không cài bộ giải mã mà có thể đọc được các bản sao bất hợp pháp nhưng không đọc được các bản sao hợp pháp. Chúng ta chỉ có thể hi vọng là khách hàng sẽ mua một đầu đọc có chứa bộ giải mã.