数字视频加密可以分为两类,应用层加密和网络层加密,过去大多数数字视频加密研究属于应用层加密,主要侧重于如何解决视频加密的实时性问题、网络节点处理性能差等问题;而网络层加密,一方面可以克服网络节点处理性能差的问题,降低转码处理计算复杂度并且实现无需解密而实现转码,另一方面还可以提高终端设备处理加密视频的错误的能力,有利于解决漂移和R-D优化等问题。那么我们今天就先给大家介绍一下应用层加密。

数字视频加密之应用层加密

应用层的加密分为压缩前加密、压缩域加密、基于熵编码加密和熵编码后加密等。

一、压缩前加密

压缩前加密通过改变像素值的大小和分布特型,实现加密。该类算法.一方面显著地改变视频信号的统计特性从而降低数据压缩率,另一方面未压缩视频数据的空间和时问高度相关性,为有效的密码分析攻击提供了可能。

二、压缩域加密

压缩域加密,通过加密编码中的特殊域,如:头信息、DCT系数符号加密、AC系数、DC系数、PB帧I块和MB块、Slicc块、运动向量系数等,实现加密。该类算法包括I块、DCT块系数置换,DC系数和DCT符号以及I帧加密,线性变换DCT系数值,运动向量和运动向量符号加密,块置换加密和基于混沌算法的加密等。该类算法可能改变DCT系数的能量分布,造成压缩效率的降低;另外编码的错误可隐藏(Enor-Concealment)、错误可恢复(Error-RcsiLence)特性和帧问相关性可造成信息泄露。

三、基于熵编码的加密

基于熵编码的加密,把熵编码作为密钥,用多个熵编码表编码量化后的数据,保密的熵编码表内容和顺序可作为解密的密钥,该类算法,一方面密钥空间有限,另一方面造成编码效率的降低。

四、熵编码后的加密

熵编码后的加密克服了加密造成的编码效率降低问题,但是可能造成信息泄露。该类算法包括语法一致性的选择加密和压缩流中码字的空间置换。

应用层加密方法比较及应用

应用层视频加密关注的主要问题是安全性和计算复杂度问题。

压缩前加密计算复杂度低除外,计算复杂度较高,仅仅将改进传统的混沌加密算法用于图像加密,但是不适用于视频加密,由于严重地降低了压缩效率。

压缩后加密,尽管可以选择部分重要的文件加密,降低加密的数据量,但是预提取和复原重要信息也需要耗费计算资源,这类算法可以用于视颇加密,但是需要考虑预提取和复原重要信息而开销的计算复杂度,另外这类算法还存在信息泄露。

基于熵编码的加密,尽管将加密和编码集成在一起,但是除密钥空间有限外,还严重降低压缩效率,不适用应用层视频加密。

综合比较起来看,关键域和熵编码后的加密相结合比较适合应用层的加密。另外针对给定的应用场景,它可以很容易地实现计算复杂度、安全性和压缩性能之间的平衡。

小知识之熵编码

熵编码即编码过程中按熵原理不丢失任何信息的编码。信息熵为信源的平均信息量(不确定性的度量)。