专利名称：：一种视频点播系统中的不可否认计费方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于视频点播(VOD)系统的不可否认计费方法，使用Hash函数链及数字签名对客户端进行认证，使得用户不能否认使用的服务。
背景技术：
：VOD系统是一种提供交互式视频服务的系统，它允许使用者随时观看自己需要的多媒体节目，并可以像VCR(卡带式影像录放机)一样能够实现在使用中进行交互的功能。在VOD系统中，假设存在一个中心服务器和多个终端客户。服务器为这些终端客户提供VOD有关服务，相应地这些终端客户要为他们所享受的服务支付费用。为了能让客户对其服务请求留下证据，通常的办法是使用数字签名。但由于VOD的特殊性，单一的数字签名不能很好地解决问题，因为在VOD的服务过程中客户可能会不断更改服务请求，从而在服务流程中可能需要多个证据。由于数字签名的计算量往往比较大，如果所有这些请求都使用数字签名作为证据，则需要大量的计算。本发明使用Hash函数链提供一种高效的用户认证方法，其中客户只需要在发送端点认证值时使用数字签名，之后的过程只是使用Hash链中的某一个链接值进行认证。这种方法不但提高了计算效率，也减少了通信量，因为Hash值的长度一般小于数字签名的长度，而其安全性几乎等价于一系列数字签名。在证据存储方面，使用数字签名方法时需要服务器记录所有频繁使用的数字签名，而使用Hash链后，服务器只需要存储终端客户的第一次签名的Hash链端点认证值和最后一次发送的的Hash链认证序列值即可，这样可以大大减少服务器的存储需求。因此，这种使用Hash函数链代替数字签名进行不可否认计费的机制对于VOD系统的推广有着举足轻重的作用。
发明内容本发明的目的在于提供一种用于VOD系统中的高效可靠的不可否认计费机制，本发明采用了如下技术方案-1.终端客户在请求某个VOD服务业务之前，首先生成一个Hash函数链HQ，Hp...，Hw，Hn，其中H1+1=H(Hi)，Ho为客户端独立产生的随机数。为了尽量使该Hash链可完成一个完整的VOD服务过程中的服务认证，要求n足够大。生成Hash函数链后，客户端生成视频点播请求信息并发送给服务器。2.服务器收到客户端发送的视频点播请求信息后，首先对客户端发送的证书的合法性进行验证，若证书合法则服务器使用该证书对签名信息进行验证，若所有签名信息合法则服务器保存客户端发送的端点认证值Hn，并向客户端返回点播请求应答信息；否则服务器向客户端返回错误信息并断开连接。3.客户端收到点播请求应答信息后与服务器建立数据传输连接，同时服务器向客户端传输客户端点播的视频节目。4.客户端接收数据，每隔最小计费单位按照H^，Hn.2,...，Ho的顺序向服务器发送Hash函数链中的一个Hash值作为服务认证序列值。若客户选择的计费方式为计时，每隔时间AT，客户端向服务器发送Hash函数链中的下一个Hash值作为认证序列值，其中aT为最小计费时间单位；若客户选择的计费方式为计流量，毎收到aM数据，客户端向服务器发送Hash函数链中的下一个Hash值作为认证序列值，其中^M为最小计费流量单位。5.服务器在传输数据的同时开始计时或者计流量。服务器收到客户端的认证序列值H,时，检验其是否满足HI+1=H(Hi),Hw为上一次收到的合法认证序列值。若不满足，服务器丢弃该认证序列值，若满足则保存该认证序列值作为计费单生成依据。若客户选择的计费方式为计时，当服务器收到的合法认证序列值个数k与计时器的时间Te满足以下公式时DWaT+T!，其中Ti为服务器的最长延迟时间；则服务器端中止数据传输，并进行等待，在服务器的最长等待时间T内收到合法的认证序列值则继续提供服务，否则断开连接。若客户选择的计费方式为计流量，当服务器收到的合法认证序列值的个数k和服务器端统计的流量Me满足以下公式时Me》]^AM+N^，其中Mi为最大误差流量；则服务器端中止数据传输，并进行等待，在服务器的最长等待时间T内收到合法的认证序列值则继续提供服务，否则断开连接。6.如果在接收视频节目的过程中，客户端的Hash函数链中的Hash值即将使用完，客户端会生成新的Hash函数链，并在原Hash值用完前，发送新Hash函数链作为数字签名认证信息。具体如下当第一个Hash函数链的Hash值&发送后，客户端生成新的Hash函数链，并在使用第一个Hash函数链中的认证序列值Ho的同时向服务器发送新的Hash函数链的端点认证值Hn，的签名信息Sig(Hn，)。7.在数据传输过程中，服务器除了需要记录第一次Hash函数链的端点认证值Hn及其客户的签名外，还需要记录最后一个收到的合法认证序列值。当收到新的认证序列值时，服务器验证是否满足H,+产H(H,)，然后丢弃H,w，记录H,。当客户端停止使用服务时，服务器端计算费率。计算费率时从最后一个收到的Hash链接值Hi开始，用Hash函数进行迭代，直到结果为Hn。其间迭代次数就是计费单位数，再乘以单位费率就是本次客户需要支付的费用。本发明的积极效果如下在VOD系统中提供了一种高效的可靠的不可否认的计费机制。服务提供商可以有效的对用户进行认证和计费，防止客户对服务提供的抵赖，为可能产生的计费纠纷提供可以査看的证据，同时保障了服务提供商和客户的利益。图lHash函数链的生成图；图2计时计费的交互流程图。具体实施例方式假定服务提供商S有节目如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>如图2所示，计时计费的交互流程示例如下。(1)假设用户A希望对视频节目051101进行点播，用户选择的计费方式为计时，则A首先在本地生成随机数Ho并使用Hash函数H()生成Hash函数链Hn，...，H1;同时将Hn作为端点认证值，在用Hash函数H()进行数据传输的过程中，此端点认证值唯一，如图1所示。(2)A对生成的端点认证值Hn和点播的节目标识051101进行数字签名产生端点认证值Hn的签名信息S/g^(Hn||051101)，其中Hn||051101表示051101连接于Hn后，KA为A的认证信息对应的私钥。客户端将A的合法证书CerU和&'g^(Hn||051101)—同作为视频点播请求信息发送给服务器。(3)服务器首先验证CerU的合法性，若合法则服务器再使用CerU验证S/g^(Hn||051101)的合法性，若验证合法，服务器保存Hn和签名信息&'g^(Hn||051101)，并返回点播请求响应信息给客户端A;若不合法，服务器向客户端返回错误信息并断开连接。(4)客户端A收到点播请求应答信息后与服务器建立数据传输连接，服务器向客户端传输客户端点播的视频节目。同时服务器开始计时，服务器的计时器值用Te表示。(5)客户端接收数据后，每隔最小计费单位按照H^，Hn.2，...，Ho的顺序向服务器发送Hash函数链中的一个Hash值作为服务认证序列值。(6)服务器收到客户端A发送来的认证序列值后，验证其有效性。在数据传输的过程中，服务器首先接收到客户端发送来的H^，验证是否满足H^H(H^)，若满足，则验证有效，服务器保存H^。由于Hn是端点认证值，无论合法与否服务器都不会丢弃Hn.;在数据的传输过程中，同理，服务器收到Hn—2后，验证其是否满足Hn.产H(Hn.2)，若满足，则验证有效，服务器保存Hn.2并丢弃H^;若验证无效，则丢弃Hn-2并继续等待合法的验证序列值。(7)若服务器的计时器值Te存在关系式Te>k*AT+TJt，则服务器暂停数据传输，并发送信息让客户端重新发送相应的认证序列值。本实施例中，在1^2时有关系式Tc〉2^^T+T,，服务器暂停数据传输，并发送信息让客户端重新发送相应的认证序列值，服务器同时等待T时间，在等待的时间内，若服务器收不到合法的认证序列值，则停止服务并断开所有连接；若在T时间内服务器收到了认证序列值H。-3，则服务器继续传送视频数据，继续为客户端提供服务。(8)客户A在发送了一定认证序列值后，重新选择了点播视频节目112913，则客户端生成新的Hash函数链Ho'，Hr，...，Hn，，并发送消息S/g^(Hn，||112913)给服务器，此时fV为新的端点认证值；本实施例中，客户A在发送Hn4a后重新选择点播视频节目112913，则客户端生成Ho'，Hr，...，Hn，，并发送消息Sig^(Hn，12913)给服务器。服务器首先验证&g^(Hn，||112913)的有效性以确保该消息是客户A发出的，然后开始传输相应的数据，并重新开始计时。假设客户A在发送了Hf后，发现Hash函数链Ho'，H!'，…，Hn，将使用完，则A生成新的Hash函数链Ho"，Hr，，...，Hn"，并在发送Ho，时将(Hn"||l12913)同时发送给服务器，此时IV，作为新的端点认证值。服务器在发送了认证序列值Hn必"后提出停止服务，即业务完成。服务器利用Hn，Hn.kl，HQ'，^.^'进行11^11运算，在ki次计算后得到Hn，在n次计算后得到1^'，在]^次计算后得到1^"，因此，本实施例中对用户八进行收费如下？66=&*^+f2*(k2+n)，其中&、f2均为单位费率。权利要求1一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其步骤包括(1)客户端生成一个Hash函数链H0，H1，...，Hn-1，Hn，其中Hi+1＝H(Hi)，H0为客户端独立产生的随机数，Hn为端点认证值，H()为单向hash函数；(2)客户端对生成的端点认证值Hn进行数字签名，发送视频点播请求信息给服务器；(3)服务器验证接收的视频点播请求信息的合法性，若合法，服务器保存端点认证值Hn和签名信息，并返回点播请求响应信息给客户端；若不合法，服务器向客户端返回错误信息并断开连接；(4)客户端收到点播请求应答信息，与服务器建立数据传输连接，同时服务器开始计费；(5)客户端每隔最小计费单位按照Hn-1，Hn-2，...，H0的顺序向服务器发送Hash函数链中的一个Hash值Hi作为服务认证序列值；(6)服务器检验接收到的客户端的认证序列值Hi是否满足Hi+1＝H(Hi)，若满足，则丢弃Hi+1同时保存新接收的Hi；其中Hi+1为所述端点认证值Hn时不丢弃；若不满足，则丢弃Hi并继续等待合法的验证序列值；(7)服务器在最长延迟时间或最大误差流量内没收到合法的认证序列值，则暂停数据传输，并等待客户端的数据；服务器在最长等待时间内收到合法的认证序列值，则继续进行数据传输，否则服务器断开连接；(8)服务器记录第一次Hash函数链的端点认证值Hn、客户的签名信息和收到的最后一个合法认证序列值；计算费率。2.如权利要求1所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤1)中生成的Hash链为如下形式Hi+1=H(i,)或H1+1=H(H,||i)或H1+1=H(i+鹏)，其中"II"表示两个数据的连接。3.如权利要求1所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤4)中所述的计费方式是通过计时器或统计流量。4.如权利要求1所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤5)中，若客户选择的计费方式为计时，所述最小计费单位为最小计费时间单位^T;若客户选择的计费方式为计流量，所述最小计费单位为最小计费流量单位AM数据。5.如权利要求1所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤5)中(1)若客户选择的计费方式为计时，所述服务认证序列值为每隔时间AT，客户端向服务器依次发送H^，Hn.2，...，Ho中的一个Hash值，其中aT为最小计费时间单位；(2)若客户选择的计费方式为计流量，所述服务认证序列值为每收到AM数据，客户端向服务器依次发送H^，Hn-2,...，Ho中的一个Hash值，其中aM为最小计费流量单位。6.权利要求1或3所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤7)中所述的没收到合法的认证序列值指(1)若客户选择的计费方式为计时，服务器收到的合法认证序列值的个数k和计时器的时间T。存在关系式D1^AT+Tp其中T!为服务器的最长延迟时间；(2)若客户选择的计费方式为计流量，服务器收到的合法认证序列值的个数k和统计的流量Me存在关系式Me^]^AM+M,，其中M！为服务器的最大误差流量。7.如权利要求1所述的一种视频点播系统中的不可否认计费方法，其特征在于所述步骤8)中的所述计算费率的方法为从最后一个收到的Hash链接值Hi开始，用Hash函数进行迭代，直到结果为Hn;其间迭代次数就是计费单位数，再乘以单位费率就是本次客户需要支付的费用。全文摘要本发明涉及一种用于视频点播(VOD)系统的不可否认计费方法，使用Hash函数链提供一种高效的用户认证方法，其中客户只需要在发送端点认证值时使用数字签名，之后的过程只是使用Hash链中的某一个链接值进行认证。这种方法不但提高了计算效率，也减少了通信量，因为Hash值的长度一般小于数字签名的长度，而其安全性几乎等价于一系列数字签名。服务提供商可以有效的对用户进行认证和计费，防止客户对服务提供的抵赖，即用户不能否认其使用的服务，从而保障了服务提供商和客户的利益。文档编号H04N7/16GK101547340SQ20081010267公开日2009年9月30日申请日期2008年3月25日优先权日2008年3月25日发明者武传坤,王袁希儿申请人:中国科学院软件研究所