[發明專利]基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法

有效

• 申請號: 201710346573.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107172429B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉光軍
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: H04N19/30
• 分類號: H04N19/30;H04N19/34;H04N19/46;H04N21/6334
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 成丹

本發明公開了一種基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，具體按照以下步驟實施：首先對視頻流數據進行預編碼，生成圖像組序列；然后對每一個圖片組中的明文消息中的各層數據塊進行部分隨機化；接著對最高層(最低傳輸優先級層)數據單獨進行線性隨機化，按照從次最高層(次最低傳輸優先級層)開始至基礎層的順序逐層進行迭代變換，對每個數據層及其相鄰低優先級層對應數據同時執行相同的隨機線性組合；依據視頻質量訂閱等級，各接收端可利用逐層逆迭代的方法進行解碼。本發明不僅實現了視頻流安全增量編碼時安全度的可量化性，而且實現了不同安全需求的應用中數據保密度及視頻傳輸編譯碼的靈活性，計算復雜度小，加密效率高。

技術領域

本發明屬于數據安全技術領域，具體涉及一種基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法。

背景技術

可分級視頻編碼能有效適用于當前異構網絡中的視頻流高效傳輸業務，它能極大地滿足多種異構終端用戶的不同實時業務需求。優先編碼傳輸PET(Priority EncodingTransmission)是實現可分級視頻流傳輸的一種非常重要的技術。在這類技術中，基于網絡編碼的PET已經被認為是一種更有效的無比率編碼方式。與傳統的PET不同，網絡編碼允許網絡中各中間節點傳輸前可對接收到的信息進行線性或非線性的組合變換，而基于網絡編碼的PET可以顯著提高在刪除信道傳輸的整體視頻質量。

雖然基于網絡編碼的PET能有效增強傳輸健壯性和可靠性，可以提供很好的信道適應性服務，但當下的應用中卻沒有解決其安全應用中一個潛在的可擴展性問題：根據終端用戶的不同訂閱等級，為其提供不同質量的視頻數據。這個問題的解決顯然需要開發具有低復雜度特性的多層級安全加密方案以保證不同訂閱級別的數據安全。

當前，視頻數據可擴展性機密性保護都是通過傳統的加密方式來實現，但是當數據流量大幅增加時，這種方式的安全性的擴展效率將非常低下。具體來說，這些解決方案都是通過隱藏關鍵視頻數據(如空域，DCT系數)來降低編解碼的復雜度。然而，這種方法在加密算法選擇不合適的情況下，仍會給安全系統帶來與完全加密相當的計算開銷。其根本原因在于這類方案實現的安全強度難以量化，安全性能擴展性較差。當前，在網絡抽象層上進行分層加密方式在傳統網絡中被認為是很有效的，但它并不適合基于網絡編碼的PET。基于網絡編碼的可分級視頻流傳輸的安全性問題是當前應用中尚未解決的一個關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，解決了現有可分級視頻流安全性差的問題。

本發明所采用的技術方案是：基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：信源為各數據層配置不同的保護密鑰，并且給第c層視頻質量的訂閱用戶接收端分發第1層至第c層的保護密鑰k₁,k₂,…,k_c，其中1≤c≤L，其中L為數據層的總層數；

步驟2：信源視頻數據被分割編碼為一個圖像組GOP序列，每個GOP被分割為多個數據層，每層中空余位填充相應的冗余零數據塊；

步驟3：對于每個GOP，信源利用步驟1中的保護密鑰生成各層編碼信息，分別對每個GOP中各層進行安全編碼；

步驟4：信源將步驟3編碼后的GOP數據包利用網絡編碼傳輸的方法發送到接收端；

步驟5：根據訂閱的視頻質量服務等級，接收端利用網絡編碼解碼規則對收到的GOP數據包進行譯碼，盡可能多連續地恢復步驟4中封裝的從基礎層到訂閱質量層數據，進而執行逐層逆迭代和層隨機化逆操作來完成不同用戶訂購數據層的解密。

本發明的特點還在于：

步驟2中：

每個GOP被編碼為L層，第1層為基礎層、其余L-1層為增強層；從第1層到第L層，各層數據的傳輸優先級逐層降低；