随着多媒体网络技术的发展以及视频产品的广泛应用,视频加密技术研究日趋重要。数字视频在许多方面与静止图像有相同的特性。为了保证流畅的视觉效果,视频加密必须考虑实时在线能力,要求有很高的处理速度。

浅析数字视频加密技术的发展

视频加密的密码学方法

最早的高密级视频加密方法是对全部视频数据流直接用密码技术加密和解密,国内一般称传统加密方法。
由于密码技术已有许多安全可靠的成熟算法,以二维或多维数据表示的图像及视频传输和存储时都要映射(如编码)变成一维数据,若不考虑具体数据特征,易于直接应用已有的成熟密码加密。其研究基本上属密码科学技术,安全性评价取决于所用密码(在目前的图像和视频加密方法中安全性最高)。有些新的密码技术用于视频加密,在性能上有一些改进。但由于图像和视频信号数据量很大,这种方法通常计算量非常大,不仅浪费资源,而且难以保证实时。

选择性加密方法

传统加密方法在很多场合难以实用。为此,人们研究视频的信源特征,把密码原理与视频技术结合起来,取得了一些研究成果。部分数据加密即只对选择的重要数据加密。这类选择性加密方法研究得比较多,尤以加密变换域系数的算法为多。

浅析数字视频加密技术的发展

改变Huffman码表算法

将通用Huffman 码表修改(加密)后使用,并作为密钥。非法接收方无此特殊码表,不能正确解码。该算法不另需计算量。一般改变Huffman码表,会降低压缩率。若保持编码数据的位组合模式出现概率对应的Huffman 码字长度不变,也就保持了原压缩率,这时安全性将降低,取决于Huffman码表的可变空间。其另一缺点是密钥(Huffman码表)较长。

针对MPEC码流统计特性的算法

经压缩编码的码流因去除相关性,具有一定的随机性。将1帧分为8或16(通常16)大块(chunk),在任何chunk 中,没有重复的字节模式。据此提出VEA 算法。该方法只加密部分视频流,将加密数据分为两半,一半用密码方法加密,另一半用简单异或,因此总体减少了计算量,提高了计算速度。该方法不影响压缩率,适用于压缩的视频(或图像)编码数据,而且压缩效果越好,加密也越安全。

浅析数字视频加密技术的发展

电视信号加扰方法

通过随机改变电视信号的结构参数产生视频场倒置或行延迟,或改变原信号的时序、幅度、相位等,扰乱电视图像,达到加密目的。这种方法简单易行,实时加密,但安全性很低,一般用于CATV 收费管理、闭路监视系统中的模拟电视信号,经修改可用于数字视频信号。

近年来视频加密技术虽然出现了一定的研究成果,但还很不完善和成熟。充分研究和利用视频编码技术及信源特征,有机地结合密码技术,面向应用研究全面适用的视频加密方案,可能会更有效地解决当前视频加密技术存在的缺陷和矛盾,取得更好的实用效果。这方面还需要进行大量的研究工作。