基于CML的视频格式兼容加密算法

论文摘要

随着数字技术和Internet技术的不断发展,视频数据得到了广泛的应用。例如视频点播、收费电视节目、以及视频会议等,这些应用对于视频数据的安全性都有不同程度的要求。普通的计算机应用与视频技术应用的区别在于视频技术应用会产生巨大的数据量而且还有实时性的要求。DES等用于数据安全的传统加密算法无法实现快速加密视频应用所产生的大数据量,因此需要研究新的加密算法。同时,在某些应用中如视频点播,并不需要加密整个视频,用户可以根据有损视频提供的可视信息决定是否付费购买高清视频观看。选择加密由此诞生。此外,一个适当的选择加密方案,可以有效的控制加密产生的数据量,这对于处理能力较低的移动终端以及带宽很宝贵的网络应用来说非常重要。同时,近年来由于各种商业应用的需求,一个新的概念——格式兼容进入人们的视线。它是指加密后的视频的语法未受到破坏,仍然能够用视频播放器进行播放,只是播放的内容会根据安全性要求的不同有不同程度的改变。本论文主要研究在保证安全要求的前提下,如何利用MPEG的压缩编码特性,设计相应的保持格式兼容的选择加密算法,并能有效的控制压缩率的改变。论文的主要工作包括:1、回顾已有的选择加密算法和保持格式兼容的视频加密算法,分析其特点,并提出本文要解决的问题;2、简单介绍混沌的概念以及耦合映象格子的模型,并基于两个斜帐篷映射提出用于本文的加密模型;3、简要描述MPEG的压缩编码标准,分析其编码特性,基于这些特性分别针对DC系数、AC系数和运动向量提出相应的保持格式兼容的选择加密算法,并给出了实验结果和性能分析;4、分别基于流密码和选择加密方案的安全性分析了本文提出的加密算法的安全性,并为了有效控制加密对压缩率的影响和保证足够的安全性,本文提出了改进算法,给出了相应的实验结果和性能分析。最后是全文的总结,并给出了论文的不足之处以及今后进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 视频加密算法的性能要求
• 1.3 本文的结构及主要工作
• 1.3.1 本文的结构
• 1.3.2 本文的主要工作
• 2 视频加密算法概述
• 2.1 视频加密的研究内容
• 2.2 视频加密算法的研究发展
• 2.3 选择加密算法的概况
• 2.4 本章小结
• 3 密码学与混沌理论
• 3.1 密码学理论
• 3.1.1 密码系统
• 3.1.2 密码体制的分类
• 3.2 混沌的基本原理
• 3.2.1 混沌概述
• 3.2.2 时空混沌与耦合映象格子
• 3.2.3 密钥产生方案
• 3.2.4 混沌用于视频加密的优势
• 3.3 本章小结
• 4 MPEG 编码标准及其编码特性分析
• 4.1 MPEG 压缩编码标准
• 4.2 MPEG 中I 帧/I 块压缩编码过程
• 4.3 运动向量MV 的编码过程
• 4.4 MPEG 中I 帧/I 块编码及加密特性分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于CML 的MPEG 格式兼容选择加密算法
• 5.1 保持MPEG 格式兼容的选择加密算法思想
• 5.1.1 保持DC 系数格式兼容
• 5.1.2 保持AC 系数格式兼容
• 5.1.3 保持运动向量格式兼容
• 5.2 安全性分析及算法改进
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录