网络视频数据加解密技术的研究

论文摘要

H.264或称MPEG-4，是由ITU视频编码专家组和ISO/IEC动态图像专家组联合视频组织提出的高度压缩网络视频编解码器标准。作为新一代视频编码标准已经广泛应用于军事、商业、教育等各行各业。但视频数据遭到恶意破坏、非法窃取和数字媒体盗用等现象已经普遍存在，因此对视频数据的安全研究越来越受到重视。视频数据具有数据传输量大、编码方案复杂、实时通信要求高的特点，而且视频数据在压缩编码以后还需要存储和传输，因此对视频数据加密解密算法必须结合编码和解码过程以及实际应用环境来设计。许多研究出来的视频加密解密算法普遍存在因字长不同而产生密钥流不同步或安全级别不够等问题，而且对网络层的加解密算法进行研究的很少；该论文从网络视频数据安全访问的角度入手，以视频流压缩技术和混沌密码学为理论基础，对网络视频数据的加解密算法进行了深入的研究，本论文的主要工作总结如下：构造了一个基于实数域混沌密码流的密码序列发生器；该密码发生器是利用离散分段线性混沌映射和广义猫映射实现出来的，从而解决了数字化混沌密码流的有效字长问题。通过仿真实验的分析，该密码发生器拥有较好的初值敏感性和较高的数据安全性，该发生器产生的伪随机序列密码能够通过局部随机性统计的检验，也能通过序列随机性的检验。设计了一种编解码质量可以控制，而且语义格式能够保持不变的视频加密解密方案。从该系统加密的效果上看，不同级别的加密对视频图像置乱程度是不一样的，而且不同级别的解密也会得出不同质量的视频数据，因而能够满足各种不同场合对视频数据安全级别的要求。这种加密解密方案对视频数据编解码速度的影响不会超过5％，对压缩比的影响也不会超过5％，因而能够满足网络视频数据实时性和对压缩比影响小的要求。根据这种加密解密方案，以Visual Studio2008平台为基础，结合JM86测试模型和多线程技术设计了H.264加密解密软件系统。对H.264网络层进行了研究，详细分析了视频编码的封装格式，给出了应用层加密和网络层加密的系统结构，对网络层提出了一种基于码流分析技术的视频加密解密方案，并对该视频加密解密技术的性能进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 视频加密技术的发展现状和趋势
• 1.2.1 视频加密技术的发展现状
• 1.2.2 目前视频加密技术的不足
• 1.2.3 视频加密技术的发展趋势
• 1.3 密码技术在视频加密中的应用
• 1.3.1 密码学概述
• 1.3.2 基于混沌的加解密技术
• 1.4 论文的主要工作和结构安排
• 1.4.1 本文的主要工作
• 1.4.2 论文的结构安排
• 第2章 H.264 编码标准
• 2.1 H.264 编码标准
• 2.1.1 H.264 编码标准结构
• 2.1.2 编码结构的分层处理
• 2.1.3 帧内预测模式
• 2.1.4 帧间的预测模式
• 2.1.5 整数变换及量化
• 2.2 H.264 常用的编码方案
• 2.2.1 变长编码
• 2.2.2 指数编码
• 2.3 小结
• 第3章 基于混沌的视频加解密方案设计
• 3.1 混沌密码算法及其分析
• 3.1.1 混沌加密的基本原理
• 3.1.2 混沌流密码系统的设计
• 3.1.3 混沌流密码系统的性能测试
• 3.2 级别可控的视频加密方案
• 3.2.1 视频的可加密候选域分析
• 3.2.2 视频加密方案描述
• 3.2.3 仿真实验
• 3.2.4 性能分析
• 3.3 加解密系统软件的设计
• 3.4 小结
• 第4章 基于网络安全的视频加解密方案
• 4.1 H.264 网络层
• 4.2 RTP 网络协议
• 4.3 视频加密解密方案
• 4.4 仿真实验
• 4.5 性能分析
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢