一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法及系统，包括以下步骤：解析视频，识别出视频中的NAL单元；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第一个宏块之前的信息进行组合，得到经过加密的视频片，将经过加密的视频片在网络中进行传输。本发明专利技术能够在不改变视频整体结构下保护视频内容的安全，通用性好、健壮性高、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法及系统
本专利技术涉及视频加密方法，尤其是涉及一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法及系统。
技术介绍
随着视频编码技术和网络技术的快速发展，视频会议、数字电视、视频聊天、在线影视等已经逐渐成为人们日常生活中的一部分。视频会议以其快速实时的特点得到广泛应用，然而，这些视频服务在开放网络环境中很容易遭受人为的攻击，如数据拦截、信息窃取、数据篡改和数据添删等。目前，多采用认证技术、权限划分或者建立安全通道的方式防止非法用户访问存储器中的视频。这些方式都存在一定的缺陷，安全流程过于严格会降低用于体验，并且难以维护，如果过于简洁，则容易出现安全漏洞。解决上述问题的一种方法是对视频内容本身进行加密。当前，视频内容的安全得到学界的广泛重视，很多加密方法被不断提出，但研究多致力于算法本身，面向应用需求的很少。根据加密的数据类型和所占的比例，可以将加密算法大致分为完全加密、部分加密、置乱加密、选择性加密及基于熵编码加密等。全加密方式是将每一帧内内容不加区分，将参数和数据主体全部加密，其它方式会选择一部分参数或者视频块进行加密。然而这些方式在应用上都存在以下问题：1)、与编码相结合的加密的研究还不完善。一些加密方法会显著地改变信源结构和句法，对后续编码影响很大，这会降低网络资源利用率和网络服务质量。另一些方法在安全性、压缩比和加密复杂度等方面互为矛盾，难以实现商业应用。2)、与编码相结合的加密的通用性不好。当前应用较多的编码标准都针对不同的应用场景提供基本档、主要档和扩展档等多种方案。不同档级间采取的编码策略存在一定的差异，设置的参数如取样频率、图像尺寸、编码比特率等也都存在差异。这需要摄像设备生产者必须先根据编码和硬件设备的特点进行修改和优化，因此基于编码的加密需要根据不同的设备设计不同的方案，通用性不够。3)、与编码相结合的加密的成本较高。为了提高编码速度，大部分摄像设备都使用硬件方式对视频编码，也即在视频处理器上集成DSP处理器等专门负责视频编码。如果采用与编码相结合的方式对视频加密，就必然要调整与视频编码相关的硬件模块的结构，这会大大提高编码的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在不改变视频整体结构下保护视频内容的安全，通用性好、健壮性高、成本低的基于H.264编码标准的通用视频加密方法及系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法，包括以下步骤：步骤1：解析基于H.264编码标准的视频，识别出视频中的NAL单元，所述NAL单元包括参数集、辅助增强信息以及视频片；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；步骤2：解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；步骤3：对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第一个宏块之前的信息进行组合，得到经过加密的视频片，将经过加密的视频片在网络中进行传输。本专利技术的有益效果是：本专利技术按照H.264视频编码标准编码之后，保留视频的参数和其它重要信息，仅对数据主体进行加密。具体而言，就是保留视频中的参数集SPS(序列参数集)、PPS(图像参数集)、SEI(辅助增强信息)等，仅仅对I帧、P帧和B帧等部分进行加密。而对于加密的帧，仍然保留片头中几个比较重要的字段，其它部分全部加密。加密后的视频可以获得高强度的安全保护，但仍可以与普通视频一样在网络中传输，可以按普通方法保存和管理密文数据，因此这是一种通用性更好、健壮性更高、成本更低的视频流加密方法。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1中NAL单元中的参数集包括序列参数集SPS和图像参数集PPS；视频片包括I片、B片、P片、SI片以及SP片。进一步，所述步骤2中视频片内第一个宏块之前的保留信息包括first_mb_in_slice字段、slice_type字段、pic_parameter_set_id字段和rame_num字段。进一步，所述步骤2中加密为流密码加密或分组加密，所述流密码加密包括采用RC4加密算法，分组加密方法包括DES加密算法、3DES加密算法、AES加密算法、SM1加密算法和SM4加密算法。进一步，所述步骤3中，当检测到加密的密文中出现起止码时，将最后一个字节前插入起止码标记，在解码时，检测到起止码标记时，将起止码标记抛弃。进一步，一种基于H.264编码标准的通用视频加密系统，包括解析模块、加密模块和组合模块；所述解析模块，用于解析基于H.264编码标准的视频，识别出视频中的NAL单元，所述NAL单元包括参数集、辅助增强信息以及视频片；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；所述加密模块，用于解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；所述组合模块，用于对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第一个宏块之前的信息进行组合，得到经过加密的视频片，将经过加密的视频片在网络中进行传输。进一步，所述解析模块中NAL单元中的参数集包括序列参数集SPS和图像参数集PPS；视频片包括I片、B片、P片、SI片以及SP片。进一步，所述加密模块中视频片内第一个宏块之前的保留信息包括first_mb_in_slice字段、slice_type字段、pic_parameter_set_id字段和rame_num字段。进一步，所述加密模块中加密为流密码加密或分组加密，所述流密码加密包括采用RC4加密算法，分组加密方法包括DES加密算法、3DES加密算法、AES加密算法、SM1加密算法和SM4加密算法。进一步，所述组合模块中，当检测到加密的密文中出现起止码时，将最后一个字节前插入起止码标记，在解码时，检测到起止码标记时，将起止码标记抛弃。附图说明图1为现有H.264编码视频的结构；图2为现有I片、P片以及B片的显示顺序；图3为现有视频传输序列的示意图；图4为本专利技术方法步骤流程图；图5为本专利技术系统结构图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、解析模块，2、加密模块，3、组合模块。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1如图4所示，一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法，包括以下步骤：步骤1：解析基于H.264编码标准的视频，识别出视频中的NAL单元，所述NAL单元包括参数集、辅助增强信息以及视频片；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；步骤2：解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；步骤3：对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：解析基于H.264编码标准的视频，识别出视频中的NAL单元，所述NAL单元包括参数集、辅助增强信息以及视频片；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；步骤2：解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；步骤3：对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第一个宏块之前的信息进行组合，得到经过加密的视频片，将经过加密的视频片在网络中进行传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：解析基于H.264编码标准的视频，识别出视频中的NAL单元，所述NAL单元包括参数集、辅助增强信息以及视频片；将识别出NAL单元中的参数集和辅助增强信息直接在网络中进行明文传输；步骤2：解析视频片，识别出视频片的首部、数据部分以及视频片中第一个宏块的位置，将视频片的首部和视频片内第一个宏块前的信息作为保留信息，不予加密，将视频片中除保留信息之外的信息进行加密；步骤3：对视频片中的经过加密得到的密文进行加壳，将经过加壳的密文、视频片的首部和视频片内第一个宏块之前的信息进行组合，得到经过加密的视频片，将经过加密的视频片在网络中进行传输。2.根据权利要求1所述的基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，所述步骤1中NAL单元中的参数集包括序列参数集SPS和图像参数集PPS；视频片包括I片、B片、P片、SI片以及SP片。3.根据权利要求1所述的基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，所述步骤2中视频片内第一个宏块之前的保留信息包括first_mb_in_slice字段、slice_type字段、pic_parameter_set_id字段和rame_num字段。4.根据权利要求1所述的基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，所述步骤2中加密为流密码加密或分组加密，所述流密码加密包括采用RC4加密算法，分组加密方法包括DES加密算法、3DES加密算法、AES加密算法、SM1加密算法和SM4加密算法。5.根据权利要求1所述的基于H.264编码标准的通用视频加密方法，其特征在于，所述步骤3中，当检测到加密的密文中出现起止码时，将最后一个字节前插入起止码标记，在解码时，检测到起止码标记时，将起止码标记抛弃。6.一种基于H.264编码标准的通用视频加密系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆超，芦翔，潘磊，汪明伟，吕世超，周新运，孙利民，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：北京;11