一种视频加密方法技术

本发明专利技术涉及一种视频加密方法，所述方法采用双线程，一个线程用于产生另一个线程所需的批量密钥，另一个线程对前一个线程产生的批量密钥，对P帧的I块、B帧的I块以及I帧进行多密钥加密；均采用如下方法进行加密，包括：（1）将加密明文分隔成多个模块；（2）将模块分为奇数块和偶数块；（3）将奇数块分为奇数块奇数队列明文Odd和奇数块偶数队列明文Even；（4）获取奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文Eright；（5）合并奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文Eright得到密文奇数块EOdd；（6）将偶数块和密文奇数块EOdd按位异或得到密文偶数块EEven；（7）密文奇数块EOdd和密文偶数块EEven即为加密后的密文。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于加密技术，具体讲涉及。
技术介绍
会议视频传输为多媒体信息传输业务的重要部分，技术日趋成熟，已成为人们进行政治、商务、文化交往的重要工具。其方便快捷的通讯方式，大大降低了会议成本，节省时间以及提闻办事效率。网络的共享特点决定了信道的不安全性，如非授权用户恶意监听、传输信号丢包、网络病毒攻击造成会议中断等，这些问题使得视频流保密性、可靠性、稳定性受到了严重考验。此外，会议视频的特点是随着与会人数的增加，视频流量会成平方级的增长。如何针对H.264格式的视频，设计满足会议视频这种大流量、高实时性需求的加密算法是多媒体安全领域的一项重要的内容，具有很高的学术研究价值和广泛的应用前景。目前，根据加密算法与压缩编码过程关系的不同，可以将算法分成完全加密算法、选择性加密算法、以及将加密过程和编码过程相结合的加密算法。如图1所示，完全加密算法即是对整个传输的视频流，不考虑任何视频数据的特性，根据各种加密算法实现，加密过程和压缩编码过程完全独立，但是其缺点是加密复杂度过大。因此Qiao 和 Nahrstedt (Qiao L, Nahrstedt K.)在 1997 年提出一种称作 VEA(Video Encryption Algorithm)的视频加密算法,尽管是将视频数据当作二进制流进行直接加密，但是它将加密复杂度降为接近原来的一半，同时保持了较高的安全性。Tosun和Feng (Tosum AS，冯W C.轻量级无线视频传输安全机制研究)在此基础上将算法作了改进，使计算复杂度又降低近一半，并用于无线多媒体传输网络中。其它典型的直接加密算法有Romeo等提出的称作RPK的视频加密方法以及Wee和Apostolo-Poulos提出的适用于流格式视频数据的分层加密方法。此外，还有诸如混沌加密算法，它采用斜帐篷映射、Logistic映射、映射等3种混沌映射构造混沌整数序列产生器，并将产生的序列与视频数据做异或运算，产生的结果即为加密的密文。即使在完全加密算法基础上做了以上诸多改进，也无法适用会议视频大流量、高实时的需求。如图2所示，选择加密算法，也称部分加密算法，它采用传统加密算法如对称密钥，将视频数据看成普通的二进制数据直接进行加密，而不考虑任何视频数据的特性，加密过程和压缩编码过程完全独立。要保持加密后数据流的相容性，就要保持加密后数据格式信息和控制信息不变，而只加密实际数据，这类方法都属于选择性加密方法。Tang早在提出对DCT数据置乱的方法。Tosun等对其作了改进，但是Qiao等通过分析和实验表明，采用随机置乱方式代替“之”字型扫描，不但大大地降低了压缩比，而且使得密码系统不能抵抗已知明文攻击。因此，不能够单独的使用此类算法来加密。此外，典型的选择性加密还有加密DCT系数的符号和运动向量的符号、频率域数据置乱和符号加密相结合等方法，分别有众多学者对其进行研究。除了直接加密算法和选择性加密方法以外，具有压缩编码功能的加密算法也是近年来提得颇多的算法，它将编码过程和加密过程相结合，使得二者同时进行。Wen等提出了使用定长编码FLC和变长编码VLC同时进行加密的方法。Wu和Kuo指出选择性加密不能保持压缩比不变，并提出了采用多种Huffman树(MHT)的加密方法。作者指出，在使用熵编码的视频编码格式中，可以采用多种熵编码的统计模型，通过密钥控制模型的选择来实现视频编码过程中的加密。数据加密时通信双方需要进行密钥协商，传统的视频传输一般是使用由视频信息宿主向对方更换与分配密钥来进行流加密，这对于单对单的传输是可行的，但是对于参与者众多的视频会议来说这样的相互传输密钥信息量会很大，虽然国内外都提出了很多种密钥分配方法，但尚未形成统一的规范。H.264在H.263以及MPEG1/2/4视频编码协议优点上进行改进，它保留运动补偿和变换编码等技术的同时引入了类DCT整数变换等一系列的新技术，这些新特性使H.264比以往的视频压缩标准具有更高的压缩效率和更强的网络友好性，但同时也增加了 a 264的编解码复杂度，其在比MPEG-4提高约50 %压缩效率的同时，增加了十几倍的计算复杂度。而基于H.264的视频会议更因由多方参与，数据传输量以及加解密和编解码的时间随参与人数的增加成线性倍数增加。因此为了满足实时应用的要求，必须在其计算复杂度和编码效率之间取一个折衷。MPE的思想是通过选择对于重建图像较为重要的帧如I帧进行加密,然而，Agi和Gong表明由于帧间的相关性和P帧、B帧中有未加密的1-block，所以仅仅加密I帧不能达到一个令人满意的密级。因此，Tang (Tang Le1.有效的MPEG视频数据进行加密和解密方法研究)提出加密I帧的同时还应加密P帧的I块和B帧中的I块，但这样又增大了计算量。对于会议视频大流量、高实时的特性，大量的计算无法达到高实时的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了。本专利技术采用IDEA算法对视频进行加密，只加密P帧的I块、B帧的I块以及I帧总数据量的四分之一。本专利技术对使用双线程，一个线程用于产生另一个线程下次所需的批量密钥，另一个线程对前一个线程产生的批量密钥，对I帧进行多密钥加密。实现一次批次密来提高安全性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:，其改进之处在于，所述方法采用双线程，一个线程用于产生另一个线程所需的批量密钥，另一个线程对前一个线程产生的批量密钥，对P帧的I块、B帧的I块以及I帧进行多密钥加密；均采用如下方法进行加密，包括:(I)将加密明文分隔成多个模块；(2)将模块分为奇数块和偶数块；(3)将奇数块分为奇数块奇数队列明文Odd和奇数块偶数队列明文Even ；(4)获取奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文EHght ；(5)合并奇数块奇数队列明文的左半部分密文El6ft和奇数块奇数队列的右半部分密文EHght得到密文奇数块EMd ；(6)将偶数块和密文奇数块EMd按位异或得到密文偶数块EEvm ；(7)密文奇数块EMd和密文偶数块EEv6n即为加密后的密文。优选的，所述双线程一个线程根据另一个线程生成的批次密钥，实现对当前的300帧图像进行加密。优选的，所述步骤(1)包括将加密P帧的I块、B帧的I块以及I帧的明文分别分隔成以128位为一个单元的模块。优选的，所述步骤(3)将奇数块分成奇数队列明文0(1(1=&1&3&5-&127和偶数队列明JC Even=a2a4a6*** a128。优选的，所述步骤(4)包括对奇数块奇数队列明文Odd采用IDEA算法加密得到奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft ;奇数块奇数队列的右半部分密文EHght为奇数块偶数队列明文Even和奇数块奇数队列明文Odd按位异或的结果，即Eright=Odd ? Even。优选的，所述步骤(5)包括将奇数块奇数队列明文的左半部分密文El6ft和奇数块奇数队列的右半部分密文EHght合并成128位的密文奇数块EMd。与现有技术比，本专利技术的有益效果为:1、本专利技术将整个加密的代价减少到原来P帧的I块、B帧的I块以及I帧总数据量的四分之一，同时维持了较高的安全性。2、本专利技术在加密算法上，本专利技术不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频加密方法，其特征在于，所述方法采用双线程，一个线程用于产生另一个线程所需的批量密钥，另一个线程对前一个线程产生的批量密钥，对P帧的I块、B帧的I块以及I帧进行多密钥加密；均采用如下方法进行加密，包括：（1）将加密明文分隔成多个模块；（2）将模块分为奇数块和偶数块；（3）将奇数块分为奇数块奇数队列明文Odd和奇数块偶数队列明文Even；（4）获取奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文Eright；（5）合并奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文Eright得到密文奇数块EOdd；（6）将偶数块和密文奇数块EOdd按位异或得到密文偶数块EEven；（7）密文奇数块EOdd和密文偶数块EEven即为加密后的密文。

【技术特征摘要】
1.一种视频加密方法，其特征在于，所述方法采用双线程，一个线程用于产生另一个线程所需的批量密钥，另一个线程对前一个线程产生的批量密钥，对P帧的I块、B帧的I块以及I帧进行多密钥加密；均采用如下方法进行加密，包括: (1)将加密明文分隔成多个模块； (2)将模块分为奇数块和偶数块； (3)将奇数块分为奇数块奇数队列明文Odd和奇数块偶数队列明文Even； (4)获取奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文F ?j^right， (5)合并奇数块奇数队列明文的左半部分密文Eleft和奇数块奇数队列的右半部分密文Eright 得到密文奇数块EMd ； (6)将偶数块和密文奇数块EMd按位异或得到密文偶数块EEvm； (7)密文奇数块EMd和密文偶数块EEvm即为加密后的密文。2.如权利要求1所述的一种视频加密方法，其特征在于，所述双线程一个线程根据另一个线程生成的批次密钥，实现对当前的300帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢莹莹，郭庆，耿庆民，苗艳超，刘新春，邵宗有，
申请(专利权)人：曙光信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：