分级视频加密方案

《分级视频加密方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于分级的MPEG视频加密技术研究5基于格雷码变换和M序列异或的分级加密方案5」格雷码和M序列简介①格雷码简介格雷码(GrayCodeorGreyCode),又称作葛莱码，二进制循环码。是1880年由法国工程师Jean-Maurice-EmlleBaudot发明的一种编码，是一种无权码，绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式，因为，虽然自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的

2、3转换为4时二进制码的每一位都要变，能使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它在相邻位间转换时，只有一位产生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，即“首尾相连”，故通常又叫格雷反射码或循环码。设格雷码的0和二进制码的0相等，表5.1为几种自然二进制码与格雷码的对照表：表5.1二进制码和格雷码的对应关系对照表Tabic5」CongruentrelationshipbetweentheBinaryc

3、odeandGraycode十进制数自然二进制数B3B2B)Bo格雷码G3G2G]G()十进制数自然二进制数B3B2B)Bo格雷码G3G2G]G()000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000在一组数的编码中，若任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同，则称这种编码为格雷码(GrayCode)。它在任意两个相邻的数之间转换时，

4、只有一个数位发生变化。格雷码和自然二进制码之间有一一的对应关系，具有良好的空间遍历性，我们利用这种一对一的映射，在自然二进制与格雷码之间进行相互转换。定义5.1：设二进制码为：B=Bn_i...Bi+1Bi...B0,对应的格雷码为G=Gn-G=bm㊉Bt(5-1)我们称(1)式的转换为Gray变换，它是把格雷码转换为对应的自然二进制码，G称为B的Gray码，其中运算V为模2加法(异或)运算,i=l,2,...,n-2o定义5.2：设格雷码为G=Gn_]・・・Gi+iG・・.Go,对应的二进制码为：B=Bn“…Bi+]Bi・・.Bo,则有:(5-2)/Bn-1=Gn-1我们称

5、(2)式的转为是Gray逆变换，它是把自然二进制码转换为对对应的格雷码，其中B称为G的自然二进制码。①M序列简介M序列是最长周期线性反馈移存器序列的简称，又称最长n级线性移位寄存器序列，是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。如图5」所示的是一个井退化的n级线性移位寄存器，可以用如下n次多项式为联接多项式来表征。/(兀)=c()+qx+c2x2+……+g"=工x；(5-3)这多项式称作特征多项式，X的值并无实晾意义，仅用来指明Ci的值。如果n级线性移位寄存器所产生的序列，周期p=2n-l,那么这个序列就是M序列。设n级移位寄存器的初始状态:a-l,a-2,a-3,a-

6、4,-,a-n,经过一次移位后，状态变为aO,al,…,a・n+l,经过n次移位后状态变为a-n-l,a-n-2,—,al,a0oM序列通过线形反馈移位寄存器产生如图5.1所示：图5.1M序列的一般结构模型Fig.5.1NormalmodelstructureofM-sequence可以证明，一个能够生成“m序列”的移位寄存器，其特征多项式必须满足下列条件：1.f(x)必须是即约多项式、即不能分解因子的多项式；2.f(x)是(xP+1)的一个因子，其中p=2n-1；3.对于所有的q

7、有很多算法来求解，本文中用了三个不同的M序列作为加密的密钥，由于异或加密后得到的值的位数和原来未加密前的数据仍然保持位数不变，因此加密后的格式保持兼容性。一般来说，M序列的级数越大越安全，我们在选取的时候，应尽量使级数足够大，但是级数太大性能差的电脑运行进来就会慢了，。5.2分级加密方案思想通过前面几章的分析，我们知道，若要保持加密前后MPEG数据格式不变，那么文件头、格式信息和同步信息等就不能加密，只能加密具体实际视频信息的MPEG数据。其中I帧编码采用经典的类JPEG的编码方式进行编码，I帧决定了整