睿極智能技術(shù)叢林系列之二——基于二維密碼本的實(shí)時碼流動態(tài)加密技術(shù)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻、音頻、圖片、文本和定位等多媒體信息的獲取與傳播變得越來越容易，音視頻指揮調(diào)度、視頻會商、視頻點(diǎn)播、音視頻監(jiān)控等系統(tǒng)在各個行業(yè)都得到了十分廣泛的應(yīng)用。這些系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)備既有云端服務(wù)器，也有各種移動端設(shè)備，如音視頻攝像頭、手機(jī)、執(zhí)法記錄儀、布控球，甚至還有無線智能眼鏡、智能頭盔等可穿戴設(shè)備。一個典型的移動視頻通信、管理和調(diào)度系統(tǒng)如下圖所示。

圖1 移動視頻通信、管理、調(diào)度系統(tǒng)

這種基于音視頻的實(shí)時通信系統(tǒng)因其豐富的媒體內(nèi)容增強(qiáng)了信息交流的效率，打破了時空限制，但同時也面臨著十分嚴(yán)峻的信息安全問題，尤其在視頻會商時，會議內(nèi)容可能會涉及國家機(jī)密、商業(yè)秘密，一旦泄露將面臨極大的安全風(fēng)險，因此保證多媒體信息傳輸?shù)陌踩⒖煽恳殉蔀橛脩舴浅Ｆ惹械男枨蟆?/p>

保證網(wǎng)絡(luò)傳輸安全通常采用密碼算法對碼流進(jìn)行加密，加密既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)。硬件加密的主要優(yōu)點(diǎn)是抗解密強(qiáng)度高、加密速度快、穩(wěn)定性好，但不夠靈活、不易升級，會增加硬件成本，而且還會增加設(shè)備功耗。相比硬件加密，軟件加密實(shí)現(xiàn)成本低，可移植性和靈活性好、易使用、易升級，但效率較低、抗解密強(qiáng)度不高。常用的密碼算法有AES、RSA、DES、SHA1、MD5等國際密碼算法，我國推出的自主可控的商用密碼算法SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9、ZUC等近年來也廣泛應(yīng)用于政府、金融、能源等領(lǐng)域。

出于維護(hù)方便、節(jié)省成本的考慮，同時隨著硬件性能逐年提高，完全能夠利用硬件強(qiáng)大的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)軟件加密，因此當(dāng)前移動視頻系統(tǒng)更偏向于采用軟件加密的方法，但常用的軟件加密方法存在以下缺點(diǎn)：

一是將加密密鑰固化在軟件代碼里，且傳輸?shù)乃写a流均使用這個密鑰進(jìn)行加密，當(dāng)軟件被破解，密鑰被獲取后，碼流就能被解密恢復(fù);

二是通常采用完全加密算法，將視頻流作為傳統(tǒng)的文本數(shù)據(jù)，采用同一個標(biāo)準(zhǔn)加密算法如DES對整個碼流進(jìn)行加密，沒有考慮到不同類型的碼流特點(diǎn)，比如視頻碼流，由于數(shù)據(jù)量較大，如果對所有視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行加密會極大地增加運(yùn)算量和運(yùn)算時間，必然會影響視頻圖像的實(shí)時性和流暢性。

針對以上問題，睿極智能創(chuàng)造性的研發(fā)出一種基于二維密碼本的實(shí)時碼流動態(tài)加密技術(shù)，這是一種選擇性加密算法，采用兩個密碼本(H密碼本和T密碼本)有選擇的對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，既提升了安全性，又提高了實(shí)時性。

通過使用H密碼本保存隨機(jī)密鑰信息和T密碼本中密鑰位置的位置信息，使用T密碼本保存H密碼本中密鑰的位置信息，從而形成一個互相保護(hù)的二維密碼本，并能夠根據(jù)不同類型的碼流特性對關(guān)鍵部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行加密，解決了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)加密的安全性不足以及加密視頻圖像耗費(fèi)資源的問題。

原始碼流一般包括視頻碼流、音頻碼流、圖片碼流、文本碼流和定位碼流，我們通常會選擇性的針對重要數(shù)據(jù)實(shí)施加密。比如，在視頻碼流中只需對影響視頻圖像重建的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如宏塊信息、DCT系數(shù)、量化參數(shù)、預(yù)測模式和運(yùn)動矢量等進(jìn)行加密，而這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)基本上位于碼流的前2048個字節(jié)，所以視頻碼流的加密部分的長度L可取值為2048;而音頻碼流編碼后的音頻數(shù)據(jù)不大，如：48KHz的AAC編碼算法，一幀碼流的大小只有幾百個字節(jié)，所以可以對整個音頻碼流進(jìn)行加密;對于圖片碼流，則只需對影響圖片重建的量化表、霍夫曼表等進(jìn)行加密，而這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，基本上位于碼流的前2048個字節(jié)，所以圖片碼流的加密部分的長度L可取值為2048;文本碼流和定位碼流，由于數(shù)據(jù)量較小，如：文本碼流一般不超過1024個字節(jié)，定位碼流僅含有經(jīng)度、緯度、海拔、速度和方向等信息，一般也不超過256個字節(jié)，所以可以對整個文本碼流和定位碼流進(jìn)行加密。

使用這種二維密碼本的加密算法不會顯著增大碼流，在確保碼流傳輸實(shí)時性的同時，也提高了數(shù)據(jù)安全性。本技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。

圖2 “基于二維密碼本的實(shí)時碼流加密方法”發(fā)明專利證書

作為無線視頻和融合通信領(lǐng)域的專業(yè)提供商，睿極智能始終將客戶的信息安全放在首位，持續(xù)不斷的加大信息安全領(lǐng)域投入，提升技術(shù)創(chuàng)新能力。就目前視頻加密技術(shù)而言，單純采用某一種加密算法已無法滿足客戶的需求，碼流加密正從點(diǎn)對點(diǎn)的加密算法轉(zhuǎn)化為完整加密方案的構(gòu)建與研究。未來，我們將云、端結(jié)合，從視頻處理的各個環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對多媒體數(shù)據(jù)的保護(hù)，在采集、編碼、傳輸、解碼、顯示等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全鏈路數(shù)據(jù)安全保障。

來源：IT時代網(wǎng)

IT時代網(wǎng)(關(guān)注微信公眾號ITtime2000，定時推送，互動有福利驚喜)所有原創(chuàng)文章版權(quán)所有，未經(jīng)授權(quán)，轉(zhuǎn)載必究。
創(chuàng)客100創(chuàng)投基金成立于2015年，直通硅谷，專注于TMT領(lǐng)域早期項目投資。LP均來自政府、互聯(lián)網(wǎng)IT、傳媒知名企業(yè)和個人。創(chuàng)客100創(chuàng)投基金對IT、通信、互聯(lián)網(wǎng)、IP等有著自己獨(dú)特眼光和豐富的資源。決策快、投資快是創(chuàng)客100基金最顯著的特點(diǎn)。

相關(guān)文章

睿極智能技術(shù)叢林系列之二——基于二維密碼本的實(shí)時碼流動態(tài)加密技術(shù)

價格親民的智能手環(huán) 現(xiàn)在為啥沒人買了？

世界智能大會，為中國智能產(chǎn)業(yè)的未來“探路”

一季度小米全球智能手機(jī)出貨量同比下降20%，vivo同比下降19%