基于h.264熵编码的视频加密技术研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第{章绪论信息联系了整个社会，也联系了整个历史。旱在几千年前，信息安全传递的方式就因政治和军事的要求应运而生并不断发展。进入数字化时代以后，计算机技术和通信技术的融合极大的改交了信息处理和信息传递的方式，安全通信的概念和方式被彻底变革，信息安全领域的一句名畜就是：一切尽在密钥中。视频作为一种特殊的信息体，其加密方式也因其特殊性丽颇不寻常，极具挑战。-l。1视频加密技术的研究背景数字视频加密技术的发展总是与信息加密技术和视频编码技术的发展分不开的，研究视频加密技术就必须先研究加密技术和视频编码技术。{．{。{密码学的发展对信息进行加密的历史可以追溯到几千

2、年以前，然两只在最近几百年才有长足的进步。在相当长的时间内加密的技术仍就停留在古典密码的水平，那时信息的安全性严重的依赖于加密算法的保密性，加密算法一旦攻破，信息的安全性将不复存在。像移位密码、仿射密码、维吉尼亚密码、代换密码、简单置换密码【l'2】之类的古典密码体剖由于密钥空间很小或密文具有统计频率特性而极易被攻破。现代密码体制建立在某些数学难题的基础上，其安全性依赖于数学难题的难解性，两且有些可以用数学方法得到证明。如今的加密算法依赖于密钥的保密来实现信息的安全性，加密算法是可以公开的，这样可以经受大家分析和检验，这样就促使现代密码学褥到了飞速发展。像DES、3-DES、AES、ID

3、EA、RSA[1,21之类的加密算法的安全性已经在全世界密码分析者的分柝和检验下以及实际系统的应用中得到公认。随着计算机技术的发展，计算机的性能飞速提升，这使得穷举密钥攻击法对数字加密信息构成了严重威胁，像DES这样的56位密钥的算法已经是不安全的了【3】。因此寻求更安全的加密算法便显得迫在眉捷，除了增加密钥长度这样的简单办法之外，更加重要的是在理论上有新的突破。E1Gamal密码体制、椭圆曲线加密算法、一次一密13】思想越来越受到人们的关注，特别西南交通大学硕士研究生学位论文第2页是一次一密的思想促使序列密码成为了研究的热点，而序列密码相对于其它算法更简单、更高效的特点使得它用来加密视

4、频这样的含有巨大数量的信息怒再好不过的了。视频加密技术是建立在密码学基础上的，密码学的发展极大的促进了视频加密技术的发展13,4】。1．1．2视频编码的发展早期的视频来源都是采用模拟摄像视拍摄的，视频传输仅仅是通过通信信道将模拟视频信号传送到接收方，视频信息本身是没有编码的。随着技术的发展，数字视频的出现了。数字视频的来源有两种，一种是采用数字摄像机直接拍摄的视频，另一种是采用采样技术将原来的模拟视频数字化，其本质上都是“O挣或“l捧的二迸制序列。数字视频在时间上为离散的图像序列，其数据量是非常巨大的。这一特征使得数字视频信息不易传输、不易存储，影响了其使用范围。为了解决这一闯题，大量的

5、研究人员致力予数字视频的数据量压缩方面的研究，提出了各种数字视频压缩编码算法，并取得了显著的成果，一些算法还成了国际标准。国际电信联盟(ITU．n和国际标准化组织(ISO／IECJTCl)是国际上发布视频编码标准的两个正式组织，通常他们独立研究和发布视频编码标准，偶尔他们也会合作发布。1989．年ITU．T发布的H．261是针对可视电话和视频会议等业务的视频压缩标准，目的是在窄带综合业务数字网烈。ISDN)上实现速率撑×64kbps(n=l,--30)的双向声像业务；1992年ISO／IEC发布的MPEG．1是为速率1．5Mbps的数字声像信息的存储而制定的，它通常用于能够提供录像质量(

6、VHS)视频节目的光盘存储系统；1994年lTU．T和ISO／IEC共同制定的MPEG．2(H．262)克服并解决了MPEG．1不能满足日益增长的多媒体技术、数字电视技术、多媒体分辨率和传输率等方面的技术要求上的缺陷，能在很宽范围内对不同分辨率和不同输出比特率的图像信号有效地进行编码，它的编码效率为4Mbps—lOOMbps，它广泛应用于多媒体存储、视频会议、可视电话、数字电视、高清晰度电视(HDTV)、广播、通信和网络等领域：1995年ITU．T制定的H．263是甚低比特率压缩标准，其传输码率可以低于64kbps，它特别适用子无线网络、PSTN和因特网等环境下的视频传输，所有的应用都要

7、求视频编码器输出的码流在网络上进行实时传输。为了提高编码效率，增强编码功能，ITU．T对H．263进行了多次补充，补充修订的版本有1998年制定的H．263+、2000年制定的H。263++。1999年ISO／IEC发布的MPEG．-4提出一些新的有创见性的关键技术，充分利用人眼视觉特性，抓住图像信息传输的本西南交通大学硕士研究生学位论文第3页质，从轮廓、纹理思路出发，支持基于视觉内容的交互功能，采用了基于对象的编码理念。2003年