本发明涉及加密
技术领域：
，具体涉及一种高性能视频加密方法。
背景技术：
：随着存储和编码技术的发展,视频得到了广泛的使用。数字图书馆作为建立在Internet上的一种巨大的国家级文化信息基础设施,以数字化的格式存储了大量的视频类型的信息并能对存储的信息资源进行高效的管理。它为数字视频的传播提供了一个网络化的平台。但是,随着数字图书馆的不断发展,视频信息的安全与版权问题,也不可避免的出现在我们面前。如何对授权的视频信息进行保护,使其在限定的范围内传播,使用,已经成为数字图书馆建设面临的重要问题。目前,对视频信息的主要保护来自对视频信息的加密。目前,世界上比较流行的用于MPEG视频标准的加密算法分为两大类型。一种类型是对视频流的数据全部加密,这些算法虽然安全性能很高,但同时加密速度非常慢,并且花费昂贵;一种类型是根据MPEG视频流的结构,对某些特定帧进行加密,即选择性加密算法,如VEA视频加密算法,它只对MPEG视频压缩中DCT系数的标志比特进行加密。这种算法安全性能比较高,同时加密速度比较快,而且帧的大小基本不发生改变,但是,这种加密算法也有其明显的缺陷,那就是可能遭受攻击而被破解。技术实现要素：本发明针对上述所要解决的问题，提供一种高性能视频加密方法。为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种高性能视频加密方法,主要由以下两大步骤实现：（1）用S=...S1…S2…S3…Sm…Sm+1…Sm+2…表示MPEG视频流S，其中，Si(i=1,2,3,….m,m+1…)是运动矢量或者DCT系数；（2）FRMVEA从每一个宏块中选择64个标志比特(8字节)进行加密。所述步骤（2）具体实现方法为：（1）用βα1α2α3α4…αn这样一个比特流来表示一个MPEG压缩8×8块,β表示DC系数的代码，αi表示第i个AC系数的标志比特；（2）设宏块比特流为Sh那么按照前述,根据每个宏块选择64个标志比特,有Sh=…S1…S2…S64，Si(i=1,2,3…64)为选取的宏块的所有标志比特；（3）设FRMVEA的密钥是随机生成的长度为m(m≥64)的比特流km,bi(i=1,2.,…m)为第i位上的比特值,那么,其密钥的表达式为:km=b1b2b3…bm；（4）设FRMVEA的加密过程为Ek,其表达式为:Ek(Sh)=…(k1⊕S1)…(k2⊕S2)…(k64⊕S64)…，标志比特根据已给定的密钥随机改变,其值要么不会改变(如果密钥中相应的比特为0),要么从0变为1,要么从1变为0，对拥有密钥的接收者,通过解密得到原始的视频数据。所述FRMVEA加密算法仅仅选择每个宏块的6个子块的其中三个子块的64个DCT系数的标志比特进行加密。所述FRMVEA算法对图像块进行FRMVEA加密操作的时候忽略MPEG量化,Zig-Zag的顺序及Huffman熵编码操作。本发明具有以下优点：第一,FRMVEA使用合适的密钥来加密数据,其安全性能有明显的改善;第二,FRMVEA算法对宏块中交叉的Y块和色度块Cr,Cb之一进行加密,相比VEA算法只对所有Y块进行加密,FRMVEA算法不仅加密强度提高了,速度也更快了;第三,FRMVEA通过确定的DCT系数的标志比特个数来降低加密的计算复杂性，FRMVEA加密算法具有加密速度非常快,加密强度高,多余消耗少等特点,易于用软、硬件实现,是一种简单、实用、高效的视频加密方法。具体实施方式下列对本发明的实施作进一步的说明，以便本领域的技术人员能够更好的理解并实施。实施例1一种高性能视频加密方法,主要由以下步骤实现：（1）用S=...S1…S2…S3…Sm…Sm+1…Sm+2…表示MPEG视频流S，其中，Si(i=1,2,3,….m,m+1…)是运动矢量或者DCT系数；（2）FRMVEA从每一个宏块中选择64个标志比特(8字节)进行加密。所述步骤（2）具体实现方法为：（1）用βα1α2α3α4…αn这样一个比特流来表示一个MPEG压缩8×8块,β表示DC系数的代码，αi表示第i个AC系数的标志比特；（2）设宏块比特流为Sh那么按照前述,根据每个宏块选择64个标志比特,有Sh=…S1…S2…S64，Si(i=1,2,3…64)为选取的宏块的所有标志比特；（3）设FRMVEA的密钥是随机生成的长度为m(m≥64)的比特流km,bi(i=1,2.,…m)为第i位上的比特值,那么,其密钥的表达式为:km=b1b2b3…bm；（4）设FRMVEA的加密过程为Ek,其表达式为:Ek(Sh)=…(k1⊕S1)…(k2⊕S2)…(k64⊕S64)…，标志比特根据已给定的密钥随机改变,其值要么不会改变(如果密钥中相应的比特为0),要么从0变为1,要么从1变为0，对拥有密钥的接收者,通过解密得到原始的视频数据。所述FRMVEA加密算法仅仅选择每个宏块的6个子块的其中三个子块的64个DCT系数的标志比特进行加密。所述FRMVEA算法对图像块进行FRMVEA加密操作的时候忽略MPEG量化,Zig-Zag的顺序及Huffman熵编码操作。我们将FRMVEA加密算法与MPEG-1标准编码程序相结合,测试对加密对MPEG编码效率的影响。每次都采用不同的密钥加密,共进行了5次测试,测试得到的所有视频图像都无法识别,测试结果如表1所示,这里,我们用f表示每秒的帧数。表1测试结果：实验序号没有加密的压缩（f）加密后的压缩（f）10.3000.29520.2990.29930.3150.30340.2980.29850.2970.297平均值0.3020.298实验环境采用奔腾2GCPU、256MDDR的内存的微机,WinXP操作系统。从以上的说明和分析,我们可以得出FRMVEA加密算法所具有的三点性质:(1)FRMVEA有选择性地对每一个宏块所选定的64个标志比特用长度为m(m≥64)的密钥进行按比特异或加密,可操作性非常强,便于软、硬件的简单实现;由于对每个宏块选择64个标志比特进行加密,因此,相对于其它可选择性的视频加密方法,如VEA等,加密强度大大提高;由于密钥长度m≥64,在加密的时候,可以按顺序选用其中一段长度为64的子密钥加密,也可以随机组成长度为64的子密钥加密,因此,如果要攻击加密的MPEG视频,需要攻击的次数必定≥263,其破解难度大于破解DES密钥的难度。(2)用FRMVEA加密视频多次,而只需要解密一次,这是因为对于两个密钥k1和k2,其中k1≠k2,FRMVEA有如下性质:Ek1(Ek2(S))=E(k1⊕K2)(S)如果k3=k1⊕K2,则可以只用k3解密加密视频一次即可。(3)由于在加密中,其过程是选取宏块的64个DCT系数的标志比特用密钥进行加密,然后把加密结果替换选取的64个DCT系数标志比特,所以,加密后,MPEG的大小不会发生改变。以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3