[发明专利]一种支持透明转码的图像数据安全传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种支持透明转码的图像数据安全传输系统，属于多媒体通信技术领域。

背景技术

随着多媒体处理技术和计算机网络的迅速发展，IPTV、视频会议和视频监控等多媒体通信应用已日益普及。由于网络带宽性能的快速提升、压缩格式的改善和一些前沿的分发技术的出现，例如内容分发网络（Content Delivery Networks，CDN）和P2P系统，使得异构网络中的多媒体数据分发变得越来越完善。数字图像作为一种重要的多媒体数据逐渐成为人们信息交流的重要载体，在经济、军事和日常生活等方面得到了广泛应用。然而，有些数字图像涉及军事或商业机密、个人隐私等，发送和接收双方都不希望图像在存储或传输过程中被未经授权者浏览或者处理。此外，接收方需要能够确认接收到的图像是来自指定的发送方。同时发送方不能够否认发送过的图像，这在计算机安全取证中十分重要。因此，在图像数据分发过程中必须保护这些图像的安全，主要包括机密性、完整性、数据源认证和不可否认性。

由于网络带宽、终端设备处理能力和显示需求存在差异，网络中间节点（内容分发服务器）需要将图像数据进行码率转换后再分发到不同的终端。为了保证图像数据的安全端到端传输，从安全性角度考虑，中间节点不允许获得图像的内容。如何提供支持透明转码的图像传输方法一直是一个比较困难的问题。由于一直找不到一种理想的解决方法，通常在中间节点需要先对码流进行解密解码，然后转换图像的码率，再对低码率的码流加密。这样不仅不能保证图像内容的安全性，同时还极大地增加了中间转码节点的操作复杂性。另外，在图像认证方面，提供一种对图像压缩和转码鲁棒的认证方法也是一个很困难的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，一种支持透明转码的图像数据安全传输系统及方法，对不同码率图像进行端到端加密和认证保护，极大地降低了转码代价。

本发明技术解决方案：一种支持透明转码的图像数据安全传输系统，一种支持透明转码的图像数据安全传输系统，其特征在于：包含三类网络节点：发送节点、中间转码节点和接收节点；所述发送节点即图像数据服务器，所述接收节点包括不同类型的终端设备，例如台式计算机、移动智能设备；所述发送节点布置有发送节点的计算感知哈希模块、压缩编码模块、码流重组模块、层次化加密模块、码流打包模块；中间节点布置有安全透明转码模块；接收点布置有包解析模块、码流解密模块、解析码流模块、解压缩编码模块和接收节点的计算感知哈希模块；其中：

发送节点的计算感知哈希模块：用于执行图像感知哈希算法，并且生成图像的感知哈希值，所述图像感知哈希算法分为预处理，特征提取和后处理三个部分；该模块以原始图像为输入数据，进行感知特征提取，得到感知哈希值，然后将图像的感知哈希值输入到码流打包模块；

压缩编码模块：用于执行可伸缩的图像数据压缩算法，并且生成可伸缩的压缩码流；以原始图像为输入数据，利用图像压缩算法进行图像数据压缩，得到原始图像的压缩编码流，然后将图像的压缩编码流输入到码流重组模块；

码流重组模块：用于执行对可伸缩码流进行重组，得到有结构的码流分片；

层次化加密模块：用于执行层次化加密算法实现对码流分片进行加密，得到密文码流；

码流打包模块：用于执行对处理后即压缩、分片和加密码流数据进行封装，方便数据包在网络中进行传输；

安全透明转码模块：用于执行对密文码流数据进行转码，以获得合适的数据码率；该模块以封装后的码流数据包为输入数据，进行适应码率的数据包过滤，得到符合码率要求的码流数据包，然后将这些码流数据包输入到包解析模块；

包解析模块：用于执行对差错数据包的过滤，以接收到的码流数据包为输入数据，验证并丢弃无法正确纠错的码流数据包，获得能够正确解密解码的码流数据包，然后将其输入到码流解密模块；

码流解密模块：与层次化加密模块相对应，用于执行对密文码流进行解密；以接收到的加密码流数据为输入数据，利用对应的解密算法和密钥进行码流解密，得到明文码流数据，然后将解密后的码流数据输入到码流解析模块；

解析码流模块：与码流重组模块相对应，用于执行对解密码流的解析合并，生成能够解压缩编码的码流文件；

解压缩编码模块：与压缩编码模块相对应，用于执行对码流的解压缩编码，获得重构图像数据；