一种基于4g网络的端到端高清视频安全传输系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于视频传输技术领域，具体涉及一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着无线数据通信与多媒体业务需求的发展，特别是在视频类业务应用中，更需要快速的、稳定的、高质量的数据传输速率，如何满足这一需求是目前高清视频类业务中急需解决的一个问题。而4G移动通信技术可以为该种类型业务提供网络的基础传输通道，4G即指的是第四代移动通信技术，包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量音频视频和图像等。4G技术支持100Mbps?150Mbps的下行网络带宽，意味着用户可以体验到最大12.5MB/s?18.75MB/s的下行速度，如果4G运用于视频类数据的传输，不仅能够加快数据的传输速度，同时也能够满足客户对于高清画面的要求。
[0003]近年来，视频类应用在国家的一些重要部门和企业事业单位，以及对商业秘密和个人隐私有严格保护的特殊领域被第三方控制、被盗链、被外泄等事件频繁出现，一些视频类应用，如视频监控、视频会议和视频通话，在安全性上虽有一些保护措施在不断问世，但其中针4G网络的高清视频源和网络传输的加密保护还未涉及，同时随着大量4G网络视频类应用的增加，对视频数据的安全性需求也会急剧增加，因此要求在4G网络的高清视频应用中加入安全传输的方案应呼之欲出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于4G网络中视频传输存在的不足，提供一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统，采用TF卡加密视频源、隧道式端到端视频数据加密传输，建立了一套高清视频双重加密传输的系统，运用该系统用户可以利用4G公共网络平台提供安全、高效的高清视频流传输方案。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统，包括:
[0007]视频采集终端，用于采集视频图像信号，其中，视频采集终端设置有TF视频加密卡，TF视频加密卡用于将采集的视频图像信号进行视频流加密处理；
[0008]视频接收终端，用于通过4G网络接收视频采集终端发送的视频流数据；
[0009]服务器终端，包括NAT穿透服务器，用于在视频采集终端和视频接收终端之间建立基于4G网络的IP加密隧道，视频采集终端和视频接收终端通过IP加密隧道传输所述的视频流数据。
[0010]优选地，所述的TF视频加密卡包括采用视频关键帧加密的加密处理模块和检测4G网络当前带宽的网络检测模块，加密处理模块根据网络检测模块实时检测4G网络当前带宽，调节视频关键帧加密的间隔。
[0011]优选地，所述的服务器终端还包括用户认证服务器和用户管理服务器，用户认证服务器用于在用户认证通过后，驱动视频采集终端和视频接收终端之间建立基于4G网络的IP加密隧道，并驱动视频采集终端通过IP加密隧道向视频接收终端发送视频流数据；用户管理服务器用于将视频流数据进行转码、封装和储存，供WEB接口调用和发布。
[0012]优选地，所述的视频采集终端包括支持4G网络的手机、监控摄像头和摄像机中的一种或多种组合。
[0013]本发明还提供一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输方法，包括以下步骤:
[0014]视频采集终端采集视频图像信号，视频采集终端的TF视频加密卡将采集的视频图像信号进行视频流加密处理；服务器终端的NAT穿透服务器在视频采集终端和视频接收终端之间建立基于4G网络的IP加密隧道，视频采集终端和视频接收终端通过IP加密隧道传输所述的视频流数据。
[0015]优选地，视频流加密处理方法为:将视频采集终端采集的视频源转码成明文的视频流，对视频流进行抽帧，将抽出的关键帧以字节方式传给TF视频加密卡进行加密，加密完成后再将这些关键帧填补到视频流中形成加密的视频流，将加密后的视频流按照RTP方式进行打包，形可供传输的加密视频流。
[0016]优选地，TF视频加密卡的网络检测模块实时检测4G网络当前带宽，调节视频关键帧加密的间隔。
[0017]优选地，在传输视频流数据之前，视频采集终端将视频流按照流媒体TS的封包结构进行打包，然后将每个TS包标记为未传输、传输中或传输完成的状态，同时将包的名称和长度，以及解密密钥信息等数据包发送至视频接收终端，最终将视频流传输至视频接收终端。
[0018]优选地，IP加密隧道的建立方法为:视频采集终端、视频接收终端和NAT穿透服务器接入4G网络，视频采集终端和视频接收终端在NAT穿透服务器之间建立心跳机制，呼叫终端向NAT穿透服务器发出探测目标NAT的ID编号，通过编号设备将相关的探测包转发给NAT穿透服务器，由NAT穿透服务器告知呼叫终端的目标终端IP，通过对主IP的检测，确定是否能进行端到端的通信，保证能进行端到端的通信后，双方建立起IP加密隧道。
[0019]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0020]本发明的一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统及方法，首先通过解决4G网络的NAT穿透，端到端之间建立起数据传输的通信隧道和智能流控，其次，通过采用TF卡对高清视频节目源进行加密，从而建立了一套基于4G网络的高清视频双重加密传输系统，使得视频传输更加安全；
[0021]采用该系统实现的4G网络端到端高清视频安全传输方法，在业务上可以完整的覆盖4G网络的视频传输需求，在安全上用户可以实现实时视频数据的安全传输，在应用上用户可以根据自己的业务进行定制，以满足用户各方面的需求。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统结构简图。
[0023]图2是本发明的视频采集终端结构框图。
[0024]图3是本发明的IP加密隧道的建立流程图。
[0025]图4是本发明的视频流加密处理流程图。
[0026]图5是本发明的智能流控加密传输示意图。
[0027]图中标记:100-视频采集终端，110-TF视频加密卡，111_加密处理模块，112-网络检测模块，200-服务器终端，201-用户管理服务器，202-用户认证服务器，300-视频接收终端。
【具体实施方式】
[0028]参照图1-5，本发明的一种基于4G网络的端到端高清视频安全传输系统，包括:
[0029]视频采集终端100，用于采集视频图像信号，其中，视频采集终端100设置有TF视频加密卡110，TF视频加密卡110用于将采集的视频图像信号进行视频流加密处理。TF视频加密卡110包括采用视频关键帧加密的加密处理模块111和检测4G网络当前带宽的网络检测模块112，加密处理模块111根据网络检测模块112实时检测4G网络当前带宽，调节视频关键帧加密的间隔。频采集终端采用手机、监控摄像头和摄像机中的一种或多种组合，手机、监控摄像头和摄像机均支持4G网络，能够通过4G网络与终端设备通信。
[0030]TF视频加密卡110是一款硬件设备，主要用于对摄像头采集的实时视频以流方式进行加密，TF视频加密卡110是采用芯片级的加密算法，该TF卡可支持DES、3DES、AES、RSA等加密算法，通过将算法固化至芯片，以防止被别人窃取与篡改的隐患，所有视频源的加密处理全部通过芯片完成，以保障对视频内容源的有效保护。
[0031 ] 视频接收终端300，用于通过4G网络接收视频采集终端100发送的视频流数据，视频接收终端300采用手机、电视、电脑等支持4G网络的终端设备，通过视频接收终端300，还可以实现视频播放等功能。视频接收终端300设置有应用程序模块，主要用于展示视频的各项业务功能，整个应用程序模块采用组件式的模块化设计方案，完成对接入认证，视频流的接收、解包、解密和解码流程中的各项功能的实施，根据不同的操作系统提供不同的视频流处理组件，可完全将应用程的实现开放给第三方应用开发机构来实现。
[0032]服务器终端200，包括NAT穿透服务器，用于在视频采集终端100和视频接收终端300之间建立基于4G网络的IP加密隧道，视频采集终端100和视频接收终端300通过IP加密隧道传输所述的视频流数据。
[0033]服务器终端200还包括用户认证服务器202和用户管理服务器201，用户认证服务器202用于在用户认证通过后，驱动视频采集终端100和视频接收终端300之间建