专利名称：一种结合水印技术的媒体安全分发方法
技术领域：
本发明涉及一种数字版权管理加密领域，更具体地说，涉及一种结合水印技术的媒体安全分发方法。
背景技术：
对于媒体发布，指纹技术是一种适当的解决方案。每位客户的指纹(客户唯一的代吗，例如客户ID)被嵌入到媒体数据中。因此，客户会收到不同的副本，通过指纹识别身份。实际上，为了防止有未授权客户，发布媒体时不仅要为媒体数据嵌入指纹，还要对其进行加密。因此，我们需考虑媒体数据在何处加密、在何处解密以及在何处嵌入指纹。一般而言，在服务器端为媒体数据嵌入指纹并进行加密。然而，服务器为不同的客户产生不同的副本，这是相当耗时的，并且在广播或组播的环境中也不实际。有效的解决方法就是将服务器端的负荷转移到客户端上。这样，服务器只需对数据加密一次；在客户端，客户首先进行解密，然后再嵌入指纹。然而，这可能导致媒体数据在解密与嵌入指纹操作的间隙中泄露出去。因此，为了避免信息泄露，需要将解密与指纹嵌入无缝连接起来。连接解密与指纹嵌入的方法同时实现了解密与指纹嵌入。到目前为止，有两种算法[1’2]实现了这种连接。这些算法在服务器端加密媒体数据，在客户端将其解密为不同的副本。尽管这些算法能够追踪到非法发布者，但还存在以下缺陷(I)Chamloenm的方法以序列密码为基础，它用序列密码加密媒体数据，并将指纹嵌入到LSB中。这种方法效率高，但是不能应对信号处理(再压缩，加噪等)。另外，这种方法也没有提到如何抵抗共谋攻击的安全问题。([1]R. Anderson and C. Manifavas, “Chamleon-Anew kind of stream cipher,"in Lecture Notes in Computer Science,Fast Software Encryption, Springer-Verlag,1 997, pp.1 07-11 3.)(2)Kundur的JFD方法[2]以部分加密为基础，它在加密时混乱了 DCT系数的符号位，在解密时只解密符号位的一部分。这种方法能够应对信号处理；但是被加密的媒体经常可被识别，相关检测降低了检测效率，而且也不能确定其抵抗共谋攻击的安全性。 ([2]D. Kundur and K. Karthik, "Video fingerprinting and encryption principles for digital rights management,，，Proceedings ofthe IEEE, Vol. 92, No. 6, June 2004, pp. 918-932.)
发明内容
1.发明要解决的技术问题本发明在于克服现有技术的不足，提供一种结合水印技术的媒体安全分发方法， 其加密后的媒体在认知上应该是安全的(加密后的媒体内容不能被理解)；加密后的媒体在认知上应该是安全的(加密后的媒体内容不能被理解)；加密后的媒体数据能够根据不同的解密密钥被解密为不同的副本；每份副本应包括嵌入的指纹(唯一的客户代码，如客户身份证)，它能够应对信号处理(加噪等)；副本中嵌入的指纹能够容易地被检测出；副本中嵌入的指纹能够用于追踪非法发布者。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为本发明的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其步骤为(1)构建应用架构；(2)加密过程；C3)解密过程；(4)非法分布者追踪。所述的步骤(1)的应用架构中，在发送端，根据加密算法E，使用加密密钥K将原始媒体数据P加密为密码数据C ；在接收端，根据解密算法D，使用不同的密钥I (j = 0， 1，……N-1)(N彡1，N为客户数目)将密码数据C解密为不同的副本Pj(j = 0，l，…… N-1)；解密密钥Kj通常由两部分组成加密密钥K与指纹Fj (j = 0，l，……N-DdPKj = K| |F」(“| |”是连接运算符)；不同的客户具有不同的指SFj，即Fj^FiG乒j)；加密与解密过程定义为
权利要求
1.一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其步骤为(1)构建应用架构；(2)加密过程；(3)解密过程；(4)非法分布者追踪。
2.根据权利要求1所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于所述的步骤(1)的应用架构中，在发送端，根据加密算法E，使用加密密钥K将原始媒体数据P加密为密码数据C ；在接收端，根据解密算法D，使用不同的密钥= 0，1，……N-1) (N彡1， N为客户数目)将密码数据C解密为不同的副本Pdj = 0，1，……N-1)；解密密钥通常由两部分组成加密密钥K与指纹Fj (j = 0,1,……N-1)，即Kj = K| |Fj( “ I I ”是连接运算符)；不同的客户具有不同的指纹FjJPFj^FiG兴j)；加密与解密过程定义为
3.根据权利要求1或2所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于 所述的步骤O)的加密过程采用水印加密算法，它包括两个步骤生成参数与加密媒体。
4.根据权利要求3所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于所述的水印加密算法的生成参数步骤中，根据加密密钥K与加密长度L，参数生成过程产生两个参数移位长度Y与移位方向W ；加密密钥K为1 位，加密长度L要大于32 ；生成参数的步骤为生成随机数、分割序列和量化序列，其中(A)生成随机数由随机数发生器生成一个随机序列
5.根据权利要求3所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于所述的水印加密算法的加密媒体步骤中，加密媒体时，根据参数移位长度Y与移位方向W将原始媒体P加密为C，加密媒体的步骤为分割媒体、计算直方图、置乱直方图、绘制直方图和组合媒体，其中(A)分割媒体将媒体P分割为N部分=Pc^P1,……，PN_S每一块图像Pi (i = 0至N-1)依次根据步骤(B)至步骤(D)进行操作；(B)计算直方图将图像块Pi划分为两个子块A与B，A由图像块Pi中所有偶数行组成，B由Pi中所有奇数行组成，分别计算子块A与B的直方图Ha与Hb ；(C)置乱直方图采用随机转换方法，根据移位方向Wi和移位长度Yi置乱直方图Ha与Hb，置乱后的直方图分别为H，dPH，b，
6.根据权利要求1或2所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于 所述的步骤(3)的解密过程采用水印解密算法，水印解密算法的步骤为分割密钥、生成参数、指纹编码、参数复合和解密媒体，其中(A)分割密钥解密密钥I = KM Fj ( “ I I，，是连接运算符)被划分为两部分加密密钥K与指纹Fj (j =0，1，…,N-1)；(B)生成参数根据提前确定的加密密钥K与加密长度L，生成产生两个参数移位长度Y与移位方向W ；(C)指纹编码根据可以抵抗共谋攻击的编码方法对指纹h进行编码，编码方法为正交指纹编码或基于嵌入假设的指纹编码或基于组合编码的指纹编码方法，指纹编码为h = fj.ofj,!. . . fj, N-Jf^i = 0或 1，i =0,1,... ,N-1)；(D)参数复合复合移位长度Y = Y0Y1. · · yN-!与指纹h =.. fj,,^后，产生新的移位长度％ =cIj5OcIjM- · · cIj, N-I ‘ 满足条件
7.根据权利要求6所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于所述的步骤(E)解密媒体的步骤为1)分割媒体加密后的媒体C被划分为N块C°，C1,..., CN_i，每一个加密块Ci (i = Oto N-1)依次根据步骤5. 2至5. 4进行操作；2)计算直方图计算加密块Ci中各子块的直方图，结果分别为H’ a与H’ b ；3)直方图逆置乱根据移位长度q+ i和移位方向Wi,随机逆置乱H’ a与H’ b，置乱后的直方图分别为H” a 和” b，
8.根据权利要求1或2所述的一种结合水印技术的媒体安全分发方法，其特征在于 所述的步骤中的非法分布者追踪，通过提取嵌入在媒体副本Pj中的指纹，实现对非法发布者的追踪，指纹提取过程与媒体加密和媒体解密过程相似，不同的是，对每一个加密块只进行直方图的计算、比较，不进行置乱操作；
全文摘要
本发明公布了一种结合水印技术的媒体安全分发方法，属于数字版权管理加密领域。其步骤为(1)构建应用架构；(2)加密过程；(3)解密过程；(4)非法分布者追踪。它根据不同的密钥将媒体数据解密为不同的副本，在加密过程中，加密密钥用来置乱媒体数据的直方图，在解密过程中，利用解密密钥对此媒体数据直方图进行逆置乱。解密密钥与加密密钥不同，每个解密密钥由加密密钥与指纹组成。每一位客户利用自己的解密密钥对媒体数据直方图进行逆置乱操作。这种方法可以用来发布媒体数据在服务器端加密媒体数据并发送给客户，每位客户将自己的媒体数据解密成唯一的副本，其中的指纹就可以用于追踪泄露媒体副本的非法客户。
文档编号G06K9/00GK102325137SQ201110267099
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者陈曦 申请人:南京大学