[发明专利]基于网络编码的可分级视频流加密方法

说明书

本发明公开了一种基于网络编码的可分级视频流加密方法，具体按照以下步骤实施：首先对视频流数据进行预编码，生成图像组序列；然后对每一个图片组中的明文消息中的各层数据块进行部分随机化；接着对最高层(最低传输优先级层)数据单独进行线性随机化，按照从次最高层(次最低传输优先级层)开始至基础层的顺序逐层进行迭代变换，对每个数据层及其相邻低优先级层对应数据同时执行相同的随机线性组合；依据视频质量订阅等级，各接收端可利用逐层逆迭代的方法进行解码。本发明不仅实现了视频流安全增量编码时安全度的可量化性，而且实现了不同安全需求的应用中数据保密度及视频传输编译码的灵活性，计算复杂度小，加密效率高。

技术领域

本发明属于数据安全技术领域，具体涉及一种基于网络编码的可分级视频流加密方法。

背景技术

可分级视频编码能有效适用于当前异构网络中的视频流高效传输业务，它能极大地满足多种异构终端用户的不同实时业务需求。优先编码传输PET(Priority EncodingTransmission)是实现可分级视频流传输的一种非常重要的技术。在这类技术中，基于网络编码的PET已经被认为是一种更有效的无比率编码方式。与传统的PET不同，网络编码允许网络中各中间节点传输前可对接收到的信息进行线性或非线性的组合变换，而基于网络编码的PET可以显著提高在删除信道传输的整体视频质量。

虽然基于网络编码的PET能有效增强传输健壮性和可靠性，可以提供很好的信道适应性服务，但当下的应用中却没有解决其安全应用中一个潜在的可扩展性问题：根据终端用户的不同订阅等级，为其提供不同质量的视频数据。这个问题的解决显然需要开发具有低复杂度特性的多层级安全加密方案以保证不同订阅级别的数据安全。

当前，视频数据可扩展性机密性保护都是通过传统的加密方式来实现，但是当数据流量大幅增加时，这种方式的安全性的扩展效率将非常低下。具体来说，这些解决方案都是通过隐藏关键视频数据(如空域，DCT系数)来降低编解码的复杂度。然而，这种方法在加密算法选择不合适的情况下，仍会给安全系统带来与完全加密相当的计算开销。其根本原因在于这类方案实现的安全强度难以量化，安全性能扩展性较差。当前，在网络抽象层上进行分层加密方式在传统网络中被认为是很有效的，但它并不适合基于网络编码的PET。基于网络编码的可分级视频流传输的安全性问题是当前应用中尚未解决的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于网络编码的可分级视频流加密方法，解决了现有可分级视频流安全性差的问题。

本发明所采用的技术方案是：基于网络编码的可分级视频流加密方法，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，尽可能多连续地恢复步骤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。

本发明的特点还在于：

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；