[发明专利]用于管理密钥传输的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于管理密钥传输的方法。 

背景技术

在MPEG4-第2部分以及MPEG2-第10部分中定义了细粒度可伸缩性(Fine Grain Scalability)技术。以下将其表示为MPEG-4 FGS。MPEG-4 FGS定义了一种方法，其中数据流被压缩为两个层：基本层(非可伸缩部分)，以及增强层(可伸缩部分)。压缩流的接收机可以仅仅对基本层进行解码或者对基本层以及增强层进行解码。如果仅对基本层进行解码，这将导致低质量版本的原始内容。如果对增强层的一部分进行解码并且将其与基本层组合，这将生成改善质量的内容，所改善的质量与经解码的增强部分成正比。此外，增强层支持峰值信噪比(下文记为PSNR)可伸缩性，以及时间可伸缩性。因此MPEG-4FGS提供了一定的灵活性，或者通过仅增加比特率来支持时间可伸缩性，或者支持PSNR可伸缩性而保持相同的比特率，或者同时支持PSNR以及瞬时可伸缩性。细粒度可伸缩性是由增强层提供的。峰值信噪比是用于比较两幅图像的客观视频质量度量，其可以由视频的接收机自动计算。比特率是在用于接收视频的接收机处的可用比特率。 

可伸缩多层FGS加密(记为SMLFE)是针对MPEG-4 FGS编码同时支持PSNR和比特率可伸缩性的分层访问控制方案。在SMLFE中，增强层被加密成为具有多个质量级别的单个流，其中多个质量级别是依照于PSNR以及比特率值划分的。较低质量级别可以被相同可伸缩性类型的较高质量级别访问以及重用。此时，增强层由若干不同片段组成。对每个片段生成一个密钥，以对每个片段进行加密。 

为了访问MPEG-4 FGS的压缩内容，消费者需要密钥以对全部所需片段进行解密。密钥的数量可以很大。因此，将所有密钥发送至消 费者是很麻烦的，并且向所传输的内容加入了大量的开销。那么就需要提供一种高效的密钥管理方案。 

发明内容

本发明涉及一种用于管理加密密钥并使接收机能够将与所需质量相对应的增强层中的全部片段解密，同时使消费者依旧无法访问所有其它片段的方法。本发明集中研究以对补充流进行高效加密和解密为目标的密钥管理系统。 

其特别适用于MPEG4 FGS领域，但是更一般地也适用于传输加密编码帧的其它领域。 

为了达到该目的，本发明涉及一种用于对由发射机向接收机发送的已编码的可伸缩增强帧的加密的方法，该增强帧包括多个按照质量级别排序的补充流，每个补充流与多于一个可伸缩性类型的组合相对应，其中较低质量级别的补充流与每个可伸缩性类型的较低质量相对应，所述方法在发射机级别包括以下步骤：为每个补充流生成用于对该补充流进行加密的密钥，使得所有可伸缩性类型可以同时或者单独使用；所述密钥的生成使得仅可以根据补充流的密钥获得低于所述补充流质量级别的质量级别的补充流的密钥；以及向接收机发送与质量级别相对应的补充流的密钥，该密钥允许接收机仅生成较低质量级别的补充流的密钥。 

本发明提供了期望特性，如高安全性、低复杂度、以及低数据开销。对于加密方案及其相关的密钥管理系统，具有高安全性是最基本的；尽管如此这一般是以复杂度和数据开销为代价而实现的。低复杂度方法是使用尽可能少的密钥，短密钥尺寸并且甚至可以与计算能力有限的设备一同工作的方法。低数据开销意味着不以“加扰流”增加巨大开销的方法。密钥生成过程允许根据单个密钥生成全部后续的密钥。服务器仅需要向接收机发送一个密钥，使得接收机推断出允许的密钥。这要求极少的数据开销。 

根据一实施例，该方法包括以下步骤：在发送与质量级别相对应的补充流的密钥之前，接收来自接收机的、对所述质量级别的流接收 的请求。 

根据一实施例，为每个补充流生成密钥的步骤包括以下步骤：生成较高质量级别的补充流的随机密钥；以及通过对该随机密钥连续地应用至少单向置换算法，来获得较低质量级别的补充流的密钥。 

单个函数允许生成全部的后续密钥。这要求极少的计算资源。 

特别地，在第一可伸缩性以及第二可伸缩性两个可伸缩性类型的组合中，获取针对给定的第一可伸缩性级别的较低质量级别的补充流的密钥的步骤包括以下步骤：将一级别的密钥划分成左部和右部；对密钥的右部应用单向置换算法；以及将密钥的左部与获取到的右部连接(concatenating)，以获得较低质量级别的密钥。