[发明专利]一种视频数据加密/解密方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据加密/解密的方法，特别涉及一种视频数据加密/解密方法。

背景技术

在当今信息时代与全球化背景下，对等主体(国家、企业、研究机构等)之间的竞争日益激烈，信息的安全问题越来越受到重视。视频信息作为多媒体信息的核心，在网络、通讯以及视频技术本身(如MPEG-X与H.26X系列视频编解码国际标准等)蓬勃发展推动下，它的发布与交流将会更加普及，例如视频出版物(Video Publications)、视频点播(Video-On-Demand，VOD)与视频会议(Videoconferences)等等，人们迫切需要解决其在商业、军事和其它私密背景应用中的安全性问题。另外，在数据权益管理(Digital RightManagement，DRM)系统中，视频加密也扮演着重要的角色，为了更好地对视频内容在整个流通过程中进行控制，实现权限管理的目标，必须对需要进行权限管理的视频内容进行加密保护。数字视频数据加密对无论是信息安全，还是数字权益管理都有非常重要的意义。

传统的加密算法如DES(Data Encryption Standard)和AES(Advanced EncryptionStandard)一般由密钥以非常复杂的方式控制的替换过程，对于数据量极为庞大的多媒体数据而言，难以用软件实现足够快的加密及解密算法。就对普通的多媒体应用，如视频点播，传统的加密算法并不划算。并且，传统加密方法并不考虑多媒体数据的格式，而是将其作为普通的二进制数据，这不仅没能利用多媒体数据的特殊格式和特性，并且使加密后的文件失去了原有的格式和标记等信息。

相比而言，随机置乱是轻量级的加密方法，容易得到快速的算法。简单的数字视频数据随机置乱算法在8x8块内置乱DCT频域系数，把DCT系数按随机顺序从8×8阵映射成1×64矢量。但这样的方法有较严重的安全问题，并且这样的随机置乱算法打乱了数字视频数据的统计特征，降低了编码的压缩率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服传统的数字加密算法流程复杂，计算量大，代价高，格式丢失的缺点，同时又避免简单的数字视频数据随机置乱算法安全性不够和降低编码压缩率的问题，本发明采用置乱DCT系数和运动补偿向量及其恢复的方案，并给出一个新的DCT系数分组置乱策略；在不影响视频的质量并保证加密后的码流为标准视频码流的前提下，提供了

码流增加幅度小安全性高的数字视频数据加密方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种视频数据加密/解密方法，其特征在于：加密部件内嵌于编码过程中，采用分组置乱的策略对数字视频数据的DCT系数进行加密；解密部件内嵌于解码过程中，采用与加密相反的反置乱策略对数字视频数据的DCT系数进行解密；

所述分组置乱的策略为将数字视频数据的DCT系数按相同位置分组，在组内进行随机置乱；

所述的加密部件由第一置乱表生成器<STG>和置乱器<S>组成，第一置乱表生成器<STG>接收待加密的数据并提取其特征，然后以该特征和第一主密钥K_M为参数生成第一子密钥K_S，再利用第一子密钥K_S生成第一置乱表；置乱器<S>按第一置乱表对数据进行置乱；

所述的解密部件由第二置乱表生成器<STG>和反置乱器<S^-1>组成，第二置乱表生成器<STG>接收待解密的数据并提取其特征，然后以该特征和第二主密钥K_M为参数生成第二子密钥K_S，再利用第二子密钥K_S生成第二置乱表；反置乱器<S^-1>按第二置乱表对数据进行反置乱。

所述的对DCT系数加密/解密过程中，在对DCT系数加密时，加密部件位于编码过程的量化<Q>之后和变字长编码<VLC>之前；在对DCT系数解密时，解密部件位于解码过程的变字长解码<VLC^-1>之后和反量化<Q^-1>之前。

所述的对DCT系数加密/解密过程中，在对安全性要求更高的情况下，在对数字视频数据的DCT系数进行加密/解密的同时，也采用置乱的策略对运动补偿向量进行加密；采用与加密相反的反置乱策略对运动补偿向量进行解密。