[发明专利]一种基于视频帧偏移编码的隐蔽通信方法

说明书

本发明公开了一种基于视频帧偏移编码的隐蔽通信方法，利用CPU解码视频时泄漏的磁场来传输数据。通过改变视频中某些帧的时间戳信息，来改变视频播放时相应帧解码的时刻，进而改变CPU工作时泄露磁场的尖峰出现的时刻，即改变了该磁场的能量分布。未偏移帧产生的正常磁场信号片段编码为1，偏移帧产生的异常磁场信号片段编码为0，通过分析该磁场的能量分布将隐写信息泄漏出来。采用本发明的方法，针对视频隐写信息的读取不需要获得视频文件，只需要在视频播放时，用高采样率的磁传感器采集CPU解码视频时释放的磁信号，分析磁场的能量分布特点，从磁场信号中恢复视频隐写信息的内容，同时可以实现较高的数据传输速率，视频大小和质量也几乎不受影响以保证传输的隐蔽性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及视频隐写及磁场通信技术，尤其涉及一种基于视频帧偏移编码的隐蔽通信方法。

背景技术

目前的视频隐写技术的读取一般都需要直接获得视频文件，对视频文件进行解析以获得隐写的信息。但是在一些重要的场所，通常采用物理隔离的方式保证内部网络安全，以防止敏感信息的泄漏。如禁止设备连接无线网络，内部专用网与物联网物理隔离，并禁止来访者拍照、录音、摄像，以及对敏感设备进行操作。在这种情况下，无法获得视频文件，因此通过电磁等侧信道来读取视频中编码的内容是重要的研究方向。之前已经有通过CPU泄露的磁场信号来推断视频编码内容的相关技术，不过只适用于传输速率不高，对视频大小和质量不敏感的场合，如何设计新的视频隐写方法，满足高传输速率，且对视频大小和质量没有明显影响以满足隐蔽传输的需求，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于视频帧偏移编码的隐蔽通信方法。该方法利用CPU工作时泄漏的磁场来传输数据，通过改变视频中某些帧的时间戳信息，来改变视频播放时相应帧播放的时刻，进而改变CPU工作时泄露的磁场信号的尖峰出现的时刻，即改变了该磁场信号的能量分布，通过高采样率的磁传感器采集CPU解码视频时释放的磁场信号，分析该磁场信号的能量分布将隐写信息泄漏出来。现有的视频隐写方法的信息读取，要么依赖于视频的源文件，要么传输速率不高且视频质量受到影响。采用本发明的方法，不依赖于视频的源文件，利用CPU解码视频时产生的磁场信号进行数据的传输，传输速率有较大的提高，视频文件大小几乎不受影响，视频质量也可以得到保证，能够更好地保证传输速率和传输的隐蔽性。本方法极大改善了视频隐写信息读取的速率和隐蔽性，可以用于存在网络物理隔离，且要求较高传输速率和传输隐蔽性场景下的隐蔽通信。

本发明的基于视频帧偏移编码的隐蔽通信方法，具体如下：

步骤1：对需要传输的数据进行预处理，首先采用适当的字符编码集，将传输数据转化为二进制序列，接着添加前向纠错码和同步序列，具体步骤如下：

步骤1.1：采用适当的字符编码集，将要传输的数据编码为二进制序列M；

步骤1.2：为二进制序列M添加Hamming前向纠错码，其中校验码长度为r，每个校验分组长度为n＝2^r-1，其中原码长度为k＝n-r＝2^r-1-r；若最后一个分组的原码不足k个字符，则用0补齐，加入Hamming前向纠错码后的序列记为M_r；

步骤1.3：将M_r切分成长度为m的一系列片段在每一个片段的开头添加长度为m_p的同步序列M_p，得到/同步序列由0和1组成，用于接收端的同步及训练判决器；

步骤2：根据待传输的二进制序列中每一位数据对应一个视频帧，1对应的视频帧出现时刻不变，0对应的视频帧出现的时刻延后Δ_t的原理，生成原视频每一帧的时间戳信息，用于视频隐写，之后使用生成的时间戳文件来调整视频每一帧出现的时间，具体步骤如下：