用于表示自适应流媒体的分段加密和密钥衍生的系统和方法
【专利摘要】一种用于解码媒体流的装置，其中所述装置包括存储器模块以及耦合到所述存储器模块的处理器模块，所述存储器模块包括指令，当所述处理器执行所述指令时，所述装置执行如下操作：接收包括分段表示信息和多个分段的媒体流，其中所述多个分段包括编码和未编码分段，所述分段表示信息包括至少两个分段组的标识，每组至少包括至少一个分段；使用所述媒体流中的所述分段表示信息识别至少一个分段组；识别所述至少一个分段组的至少一个分段解码算法；识别所述至少一个分段组的至少一个解码密钥，以及使用所述至少一个分段解码算法和所述至少一个解码密钥对所述至少一个分段组中的各个编码分段进行解码。
【专利说明】用于表示自适应流媒体的分段加密和密钥衍生的系统和方 法
[0001] 相关申请案交叉申请
[0002] 本发明要求2012年4月26日由王新（Xin Wang)等人递交的发明名称为"用于表 示自适应流媒体的分段加密和密钥衍生的系统和方法（System and Method for Signaling Segment Encryption and Key Derivation for Adaptive Streaming)，'的第 61/638963 号 美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中， 如全文再现一般。
[0003] 关于联邦赞助的研究或开发的声明
[0004] 不适用。
[0005] 缩微平片附件的引用
[0006] 不适用。
【背景技术】
[0007] 媒体内容提供商或分配商可使用适用于不同设备（例如，电视、笔记本计算机和 手机）的不同加密和/或编码方案将各种媒体内容递送给订户或用户。媒体内容提供商可 支持多个媒体编码器和/或解码器（编解码器）、媒体播放器、视频帧率、空间分辨率、比特 率、视频格式或其组合。媒体内容可从源或原始表示转换为各种其他表示以满足不同的用 户设备。
[0008] 媒体内容可包括媒体展示描述（MPD)和多个分段。MH)可包括经编程以描述媒体 内容有关信息的元素和属性。在可扩展标记语言（XML)编程中，一个元素可包括三部分，即 由〈elementname〉指示的开始标签、元素内容和由〈/elementname〉指示的结束标签。进 一步地，一个元素可含一个或多个属性和/或子元素。属性可由属性名称和属性值组成。 MH)可为描述媒体内容（例如，各种表示（定义如下）、统一资源定位符（URL)地址和其他特 性）的XML文件或文档。例如，媒体内容可包括若干媒体成分（例如，音频、视频和文本）， 其中各媒体成分可具有MPD中规定的不同特性。各媒体成分包括多个含实际媒体内容的各 个部分的分段，各个分段可共同存储在一个文件中或单独存储在多个文件中。各个分段可 包含预定义字节大小（例如，1000字节）或播放时间间隔（例如，2或5秒）的媒体内容。 一个分段可包括数据的最小独立可寻址单元，即可以使用通过MH)公告的URL下载的实体。
[0009] 媒体内容根据其应用可划分为各个分层结构。例如，媒体内容可包括多个时段，时 段为相对长于分段的时间间隔。例如，一个电视节目可划分为若干5分钟长的时段，这些时 段由若干2分钟长的广告时段分隔。进一步地，一个时段可包括一个或多个自适应集（AS)。 AS可提供有关一个或多个媒体成分及其各种编码表示的信息。表示可定义为完整资产或其 成分子集的单一编码版本，成分可包括基本媒体文件格式（ISO-BMFF)(含未经复合的2. 5 兆比特每秒（Mbps)720像素的高级视频编码（AVC)视频的国际标准化组织（IS0))，以及96 千位每秒（Kbps)的运动图像专家组-4 (MPEG-4)的高级音频编码（AAC)音频的不同语言的 单独ISO-BMFF表示。例如，一个AS可包含媒体内容的视频成分的不同比特率，而另一AS 可包含同一媒体内容的音频成分的不同比特率。表示可以是媒体成分的编码替代形式，在 比特率、分辨率、信道数目或其他特性或其组合方面与其他表示有所不同。每个表示包括多 个分段，分段为时间序列中的媒体内容块。此外，子分段可用于实现将一个分段分成多个部 分进行下载，每个子分段具有特定时长和/或字节大小。所属领域技术人员将理解可以用 于递送媒体内容的各个分层结构。
[0010] 在自适应流媒体中，当媒体内容递送给用户设备时，用户设备可基于各种因素 (例如，网络状况、设备能力以及用户选择）动态选择合适的分段。自适应流媒体可包括各 种已实施或正开发的技术或标准，例如超文本传输协议（HTTP)动态自适应流媒体（DASH)、 HTTP直播流媒体（HLS)或因特网信息服务（IIS)平滑流媒体。例如，用户设备可选择最优 质量（例如，分辨率或比特率）的分段，该分段可以及时下载用于播放而不会在播放中引起 卡顿或重新缓冲。因此，用户设备可根据变化的网络状况无缝调整其媒体内容的播放。为 了防止对媒体内容的篡改、袭击和/或越权访问，可能需要通过认证方案（以下称为加密或 编码方案）来保护媒体内容的分段。
[0011] 在自适应流媒体技术（例如，运动图像专家组（MPEG) -DASH标准）中，可将分段加 密或编码为认证方案的一部分以例如适应按次付费的视频流模型。例如，编号为IS0/IEC 23009-4、标题为"HTTP动态自适应流媒体（DASH)-第四部分：分段加密和认证"（IS0/IEC 23009-4)的草案标准中规定的分段认证方案，其中IEC表示国际电工技术委员会，该草案 标准以引用的方式并入本文中。对整个MPEG流进行编码可产生多余的流、需要相对更多的 处理能力和/或引入延迟，结果导致一些协议只能对一些分段进行编码。常规方法使用替 代方案来对分段进行选择性地编码，例如对偶数分段进行编码而不对奇数分段进行编码。 虽然该方法编码的比全流要少，但是会编码多余的分段。常规方法进一步依赖于用于流编 码的单个算法方法，这可能不允许来自不同源的内容（例如来自第一源的娱乐内容和来自 第二源的广告）合并到单个MPEG流中。常规方法进一步包括具有流解码或解密信息的初 始化向量，但不适应初始化向量的晚绑定。
【发明内容】
[0012] 在一项实施例中，本发明包括一种用于解码媒体流的装置，其中所述装置包括存 储器模块以及耦合到所述存储器模块的处理器模块，所述存储器模块包括指令，当所述处 理器执行所述指令时，所述装置执行如下操作：接收包括分段表示信息和多个分段的媒体 流，其中所述多个分段包括编码和未编码分段，所述分段表示信息包括至少两个分段组的 标识，每组至少包括至少一个分段；使用所述媒体流中的所述分段表示信息识别至少一个 分段组；识别所述至少一个分段组的至少一个分段解码算法；识别所述至少一个分段组的 至少一个解码密钥，以及使用所述至少一个分段解码算法和所述至少一个解码密钥对所述 至少一个分段组中的各个编码分段进行解码。
[0013] 在另一实施例中，本发明包括一种用于发送编码媒体流的装置，其中所述装置包 括存储器模块、耦合到所述存储器模块的处理器模块，所述存储器模块包括指令，当所述处 理器执行所述指令时，所述装置发送包括多个编码和未编码分段的媒体流以及对表示信息 进行分段，所述表示信息包括足以识别至少两个分段组的信息，每组至少包括一个分段，至 少一个分段解码算法、至少一个解码密钥以及指示一个初始化向量，其中可以使用所述至 少一个解码算法、所述至少一个解码密钥以及所述至少一个初始化向量对所述至少两个分 段组中各组的编码分段进行解码。
[0014] 在另一实施例中，本发明包括一种用于解码媒体流的方法，所述方法包括接收包 括多个编码和未编码分段的媒体流，其中所述媒体流进一步包括足以识别多个至少两个分 段组的分段表示信息，每组至少包括一个分段，不存在分段组包括编码和未编码分段；识别 指示一个分段解码算法；识别所述编码分段的至少一个解码密钥；解码所述编码分段；识 别包括编码分段的至少一个分段组，识别至少一个分段解码算法，识别至少一个解码密钥 以及使用所述至少一个分段解码算法和所述至少一个解码密钥对含编码分段的所述至少 一个分段组进行解码。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述， 其中相同参考标号表不相同部分。
[0016] 图1示出了媒体流方案的实施例。
[0017] 图2为网络元件的实施例的示意图。
[0018] 图3为示出了用于生成分段及内容保护编码的方案的实施例的示意图。
[0019] 图4为根据图3所述的实施例的传输数据的协议图。
[0020] 图5为示出了用于生成分段及内容保护编码的方案的实施例的示意图。
[0021] 图6为根据图5所述的实施例的传输数据的协议图。
【具体实施方式】
[0022] 最初应理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案，但可使用任意 数目的当前已知或现有的技术来实施所公开的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所 说明的所述说明性实施方案、图式和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方 案，而是可以在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
[0023] 本文公开了用于自适应流媒体环境（例如，MPEG-DASH流）中内容保护的灵活表 示机制的系统和方法。例如，本发明包括一种适应初始化向量的晚绑定的新方法。本发明 还包括一种用于通知流媒体客户端有关媒体流中的加密/编码或未加密/未编码分段的新 方法。进一步地，本发明还包括一种利用每个媒体流中的多个加密/编码算法的方法。本 发明进一步包括在MPEG-DASH标准开发的背景下以灵活、高效、紧凑的方式表示加密（并通 常进行编码）哪些分段的系统和方法。
[0024] 常规分段加密保护方案可规定需要整个分段保护时可使用的标准加密和密钥映 射方法。可通过将分段视为比特集合并将加密应用到整个分段来操作这些方案。可提供定 义以识别加密分段的范围并规定了DASHMPD内所需的相关密钥和初始化向量。例如，ISO/ IECCD23009-4第5. 1.2. 2节提供了以下语义表：
[0025]
【权利要求】
1. 一种用于解码媒体流的装置，其特征在于，所述装置包括： 存储器模块； 耦合到所述存储器模块的处理器模块，所述存储器模块包括指令，当所述处理器执行 所述指令时，所述装置执行如下操作： 接收包括分段表示信息和多个分段的媒体流，其中所述多个分段包括编码和未编码分 段，所述分段表示信息包括至少两个分段组的标识，每组至少包括一个分段； 使用所述媒体流中的所述分段表示信息识别至少一个分段组； 识别所述至少一个分段组的至少一个分段解码算法； 识别所述至少一个分段组的至少一个解码密钥；以及 使用所述至少一个分段解码算法和所述至少一个解码密钥对所述至少一个分段组中 的各个编码分段进行解码。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分段表示信息不包含在媒体流初始 化分段中。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分段表示信息包括以下任一项： 正负数字符串，其中正数n指示n个邻近编码分段组成的分段组，负数-m指示m个未 编码的分段组成的分段组；或者 二进制代码形式的数据字符串，使用1指示编码分段并使用〇指示未编码分段。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，识别至少一个分段组包括识别第一分段 组和第二分段组，并且识别所述至少一个解码算法包括识别所述第一分段组的第一分段解 码算法以及所述第二分段组的第二分段解码算法，其中所述第一和第二分段解码算法不 同。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，识别至少一个分段组包括识别第一分段 组和第二分段组，并且识别所述至少一个解码密钥包括识别所述第一分段组的第一分段解 码密钥以及所述第二分段组的第二分段解码密钥，其中所述第一和第二分段解码密钥不 同。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括识别所述至少一个分段组的 至少一个初始化向量，其中所述解码步骤进一步使用所述至少一个初始化向量。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述媒体流进一步包括初始化向量模板， 所述初始化向量模板指定用于生成初始化向量的所述模板。
8. -种用于发送编码媒体流的装置，其特征在于，所述装置包括： 存储器模块； 耦合到所述存储器模块的处理器模块，所述存储器模块包括指令，当所述处理器执行 所述指令时，所述装置发送媒体流，所述媒体流包括： 多个编码和未编码分段；以及 分段表示信息，包括： 足以识别以下项的信息： 至少两个分段组，每组至少包括一个分段； 至少一个分段解码算法；以及 至少一个解码密钥；以及 至少一个初始化向量， 其中可以使用所述至少一个解码算法、所述至少一个解码密钥以及所述至少一个初始 化向量对所述至少两个分段组中各组的编码分段进行解码。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述足以识别至少一个初始化向量的信 息包括统一资源定位符（URL)。
10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述足以识别至少一个初始化向量的信 息进一步包括用于生成初始化向量的初始化向量模板，并足以与第三方配合以生成初始化 向量。
11. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述足以识别至少两个分段组的信息足 以识别包括编码分段的至少两个分段组，所述足以识别至少一个解码密钥的信息足以识别 用于解码所述多个编码分段的至少两个解码密钥，每个解码密钥与包括编码分段的一个分 段组关联。
12. 根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述足以识别至少两个分段组的信息 足以识别包括编码分段的至少两个分段组，所述足以识别至少一个分段解码算法的信息足 以识别至少两个分段解码算法，每个分段解码算法与一个包括编码分段的分段组关联。
13. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述足以识别至少两个分段组的信息包 括以下任一项： 正负数字符串，其中正数n指示n个邻近编码分段组成的分段组，负数-m指示m个未 编码的分段组成的分段组；或者 二进制代码形式的数据字符串，使用1指示编码分段并使用〇指示未编码分段。
14. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分段表示信息不包含在媒体流初始 化分段中。
15. -种用于解码媒体流的方法，其特征在于，包括： 接收包括多个编码和未编码分段的媒体流，其中所述媒体流进一步包括足以进行以下 操作的分段表不信息： 识别多个至少两个分段组，每组至少包括一个分段，其中没有分段组包括编码和未编 码分段； 识别至少一个分段解码算法； 识别所述编码分段的至少一个解码密钥； 解码所述编码分段； 识别包括编码分段的至少一个分段组； 识别至少一个分段解码算法； 识别至少一个解码密钥；以及 使用所述至少一个分段解码算法和所述至少一个解码密钥对含编码分段的所述至少 一个分段组进行解码。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述分段表示信息进一步包括足以向 第三方查询初始化向量的信息，所述方法进一步包括： 向所述第三方查询所述初始化向量： 接收所述初始化向量；以及 绑定所述初始化向量， 其中解码所述编码分段组的步骤进一步包括使用所述初始化向量。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述分段表示信息进一步包括初始化 向量模板，指定用于生成初始化向量的模板。
18. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述媒体流进一步包括足以识别第二 分段解码算法的信息，所述方法进一步包括： 识别所述第二分段解码算法； 识别包括编码分段的第二分段组；以及 通过使用所述第二分段解码算法对所述第二分段组进行解码。
19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述分段表示信息包括正负数字符串， 整数n指示n个邻近编码分段组成的分段组，负数-m指示m个未编码分段组成的分段组。
20. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述分段表示信息不包含在媒体流初 始化分段中。
【文档编号】H04N21/2347GK104380753SQ201380022294
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月26日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】王新, 刘永亮, 张少波 申请人:华为技术有限公司