基于H264的视频加密算法研究

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1、摘要摘要随着计算机网络和多媒体技术的发展，多媒体视频应用的范围扩展到政治、经济、军事、教育等各行各业。多媒体视讯业务的迅速发展，使得视频信息安全问题提上日程。而随着新一代国际视频压缩编码标准H．264的推出，支持H．264的产品在视频市场上日益普及，因此基于最新标准H．264的视频安全研究将会成为信息安全研究的热点和难点。由于采用H．264编码标准的视频数据具有编码复杂、数据量大、冗余度高、传输有实时性要求等特点，这就需要针对H．264编码特点采取相应的加密算法，满足视频传输、存储等方面的应用要求。本文回顾了视频加密研究的发展历史，分析了几种现有视频加密算法的性能，

2、介绍了H．264的编码原理和信息安全的核心——密码学知识，在此基础上，对基于H．264的视频内容加密算法进行了深入研究。主要工作如下：1．研究流密码算法RC4在视频安全技术中的应用，对视频全加密算法进行实验和测试，为后续算法提供比较的基准；2．针对H．264熵编码的特点提出了一种将流密码与熵编码相结合的的视频加密算法，通过加密码字索引达到置乱码字的目的，从而提供码流的保密性。本算法具有较好的安全保密性，对压缩比的影响很小，率失真性能较好。其良好的安全性和压缩比保持性对于传输实时性要求不甚高、而安全性和信息冗余度要求较高的视频存储管理来说是非常适用的，可以应用于政治、

3、军事、商务机要视频信息以及PC机、移动存储设备中的私密视频信息的安全存储管理中。3．分析了H．264句法元素的分层结构，在此基础上提出了分层加密方案，即分别加密H．264的两级参数集和片层及以下格式头信息，以达到不同的加密效果。基于格式信息的视频加密算法加密速度快，能够满足传输实时性的要求；加密前后压缩比变化率小，具有良好的压缩比保持性；但是由于加密数据量不足，以致安全性不高；并且因为加密了格式信息而不具备数据可操作性。该算法可以应用于对实时性要求较高、对安全性和数据可操作性要求较低的场合，如网络视频流付费业务、数字电视付费业务等。同时，加密格式信息也为设计安全性可

4、分级的视频加密方案提供了基础。关键词信息安全；视频加密；H．264；流密码；CAVLC北京T业大学硕十学位论文AbstractWiththedevelopmentofnetworkandmultimediatechnology,theapplicationscopeofmultimediavideohasexpandedtoallwalksoflifesuchaspolitics，economy,militaryaffairs，educationandSOon．Howtoguaranteevideosecurityhasalreadybecomeanurgentpr

5、oblem．Besides，H．264，knownasthenewestinternationalvideocodingstandard，representsthestateoftheartinvideocompression．Withitsdevelopment，theH．264一basedproductswillbecomemoreandmorepopularinvideomarket．TheresearchofH．264-basedencryptionalgorithmwillsurelybecometheresearchdirectionofvideosec

6、urityalgorithms．Videodataareoftenoflargequantity,specialcodingstructure，anddemandrealtimetransmission．Thesecharacteristicsputforwardnewproblemsinvideoencryptionalgorithms．Thispaperreviewsthehistoryofvideosecurityresearch，analysestheperformanceofcurrentvideoencryptionalgorithms，andtheni

7、ntroducesthetheoryofH．264codingstandardandthekernelofinformationsecurity-cryptology,researchesH．264-basedvideoencryptionalgorithms．Themaincontributionsofthispaperare：1．ThestreamcipheralgorithmRC4isappliedinvideosecuritytechnology,andvideocompleteencryptionalgorithmistestedforfurtherr