基于视频内容关联密钥加密算法

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1、2015年1月北京航空航天大学学报January2015第41卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．1http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001·5965．2014．0459基于视频内容关联密钥加密算法王玮1，黄浩“，谢长生2，韩林1(1．华中科技大学计算机科学与技术学院，武汉430074；2．武汉光电国家实验室，武汉430074)摘要：随着计算技术

2、以及视频、显示技术的不断发展，学术以及产业界对新的视频加密算法不断有着更高的要求．通过对现有视频版权保护技术中加密算法不足之处的分析，提出内容关联密钥的概念，并将其运用于视频加密．基于宏块运动矢量预测残差的抽取算法，将视频中敏感数据抽取为密钥，可在10％以内抽取比例下，有效对视频质量进行破坏．为了有效验证该加密算法效果，通过视频质量评估方法峰值信噪比(PSNR)与结构相似度(SSIM)对内容关联密钥算法加密后不同视频内容、不同参数视频进行视频质量评估，证明算法的有效性与一致性，并通过性能分析以及效果对比说明了抽取算法的效果．

3、关键词：内容关联密钥；视频加密算法；视频质量评估；视频抽取；敏感数据中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)01-0117旬7视频媒体行业是采用视频加密算法最为集中的行业，针对各种不同视频系统，有众多的视频加密算法运用其中．随着计算机技术的不断发展，使得很多在原有技术下足够安全的加密算法在新技术条件下易于被破解．同时不断发展的技术也为加密算法提供了更宽广的技术选择以及应用环境．此外视频技术、显示技术以及传输技术的发展，也促进并推动着视频加密算法不断的发展．现有视频版权保护技术中的视频加密算法

4、在一定程度上很好地保证了视频的版权，但也存在着一定的不足，本文以DVD、蓝光高清光盘和网络视频版权保护技术以及其中所运用视频加密算法为例分析其不足．深层次分析DVD、蓝光光盘视频版权保护技术以及破解原因，可以将其不足归结为以下几个方面．首先，算法复杂度受限．受限于版权保护技术设计之初的技术发展水平，加密算法以及版权保护技术需要兼顾当时计算技术、电子技术等相关技术的发展．而在版权保护技术的生存周期中，某些在设计之初足够安全的算法或技术随着计算机性能的飞速发展而变得不安全．其次，密钥安全性不足．多数视频版权保护系统被破解的起源并

5、不是加密算法的被破解，而是密钥的泄漏．密钥相对算法而言较易获得或破解．并且密钥之间关联性较强而密钥与明文之间几乎无关联，由此造成黑客可通过偶然泄漏的密钥破解出其他或所有密钥，而这些密钥几乎对所有的密文都有效．最后，离线式授权管理方式．由于传输方式所限，光盘、播放器、密钥、解密算法以及视频内容都存放于用户端．这样的离线授权管理方式从根本上而言就存在着不安全的隐患．从以上这些方面来分析，网络视频版权保护系统相对光盘系统有着极大的改进．基于高级加密标准(AES)加密算法级别的高安全性加密算收稿日期：2014-04．28；录用日期：

6、2014．07-26；网络出版时间：2014．09-22lO：11网络出版地址：www．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0459．html作者简介：王玮(1982一)，男．江西九江人，博士生，nightriver@foxmail．com+通讯作者：黄浩(1965一)，男，江苏无锡人，副教授，thao@hust．edu．cn，主要研究方向为存储与数字媒体技术引用格式：王玮，黄浩。谢长生，等．基于视频内容关联密钥加密算法fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41fJ

7、)：117-123．WangW，HuangH，XieCS，eta1．VideoencryptionalgorithmofcontentassociatedkeyfJJ．JournalofBeijingUniversityofAero—nauticsandAstronautics，2015，41(I)：j17-123(inChinese)．118北京航空航天大学学报2015年法、不同内容之间完全独立的密钥管理机制、独立的授权管理中心以及在线式密钥发送机制使得网络视频版权保护系统具有极高的安全性．单纯从技术角度分析，网络视频版权

8、保护技术相对完善，安全性也较高，但依然存在一些不足之处．首先，密钥相对密文重要性仍有不足．现有版权保护技术的密文信息中都包含所有的明文信息．从理论而言，密文中包含有全部的明文信息，理论上存在不需要其他附加信息即能完整还原明文信息的可能性，因此还是存有潜在的安全威胁．其次，加密算法计算复杂度