[发明专利]基于网络编码的可分级视频流加密方法

权利要求书

1.基于网络编码的可分级视频流加密方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：信源为各数据层配置不同的保护密钥，并且给第c层视频质量的订阅用户接收端分发第1层至第c层的保护密钥k₁,k₂,…,k_c，其中1≤c≤L，其中L为数据层的总层数；

步骤2：信源视频数据被分割编码为一个图像组GOP序列，每个GOP被分割为多个数据层，每层中空余位填充相应的冗余零数据块；

步骤3：对于每个GOP，信源利用步骤1中的保护密钥生成各层编码信息，分别对每个GOP中各层进行安全编码；

步骤4：信源将步骤3编码后的GOP数据包利用网络编码传输的方法发送到接收端；

步骤5：根据订阅的视频质量服务等级，接收端利用网络编码解码规则对收到的GOP数据包进行译码，连续地恢复步骤4中封装的从基础层到订阅质量层数据，进而执行逐层逆迭代和层随机化逆操作来完成不同用户订购数据层的解密。

2.根据权利要求1所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法，其特征在于，所述步骤2中：

每个GOP被编码为L层，第1层为基础层、其余L-1层为增强层；从第1层到第L层，各层数据的传输优先级逐层降低；

每个GOP中第j层视频数据量由r_j表示，第j层视频数据被分为l_j块，则每块包含n_j＝r_j/ql_j个编码域F_q上的字符，除了l_j个数据块之外，第j层空余位需填充l_L-l_j个冗余零数据块，其中，j＝1,2,…,L；

每个GOP中各层数据块数量满足l₁＜l₂＜...＜l_L且l₁＞1；

各层数据将根据传输优先等级从第1层至最高层第L层按列降序排列，组成初始编码数据结构。

3.根据权利要求2所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

步骤3.1：层块部分随机化：对于第i层，i依次取1,2,…,L，第i层的信源消息字符被分割编码成l_i个数据块，数据块中的字符个数为n_i，这些数据块组成编码域F_q上维数为l_i×n_i的矩阵M_i，对该层的数据块部分随机化过程如下：

步骤3.1.1：利用第i层保护密钥k_i和随机数生成器G₁产生t_i×n_i个编码域F_q上的随机数，其中t_i＜l_i，构造维数为t_i×n_i的随机矩阵H_i和维数为l_i×n_i的矩阵N_i，其中N_i的前t_i行取自矩阵H_i，后l_i-t_i行元素均为零；

步骤3.1.2：计算数据随机化结果D_i＝M_i+N_i；

步骤3.2：逐层迭代编码：从最高层到基础层，按逆序进行迭代变换，依次对相邻的两个层进行编码域F_q上的线性随机组合，具体为：

步骤3.2.1：对最高层，利用第L层保护密钥k_L和随机数生成器G₂产生个编码域F_q上的非零随机数，排列构造l_L阶满秩矩阵R_L，然后计算C_L＝R_L·D_L；

步骤3.2.2：对第i层，其中，i依次取L-1,L-2,…,1，信源利用第i层保护密钥k_i和随机数生成器G₂产生个编码域F_q上的非零随机数，排列构造l_i阶满秩矩阵R_i，然后计算其中表示视频数据承载矩阵C_i+1的前l_i行，而