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　　现代计算机(总第二五五期)M O D E R NC O M P U T E R2 0 0 7 . 3研究与开发一个高分辨率视频的创新加密算法李旭锋( 中山大学信息科学与技术学院计算机科学系, 广州 5 1 0 2 7 5 )摘要: 当今, 多媒体的应用正在飞速发展。视频通信的保密性是商业实践上的主要考虑, 例如收费性视频或者多方视频会议。特定的加密算法在实时多媒体通信中被用来满足严格的时效要求。引入了一个创新的视频加密, 名为 P u z z l e , 来为软件中的视频数据加密。它具有实时所要求的速度并提供了足够的安全保护。该算法能够随时嵌入至已存在的多媒体系统中。关键词: 实时视频...

　　现代计算机(总第二五五期)M O D E R NC O M P U T E R2 0 0 7 . 3研究与开发一个高分辨率视频的创新加密算法李旭锋( 中山大学信息科学与技术学院计算机科学系, 广州 5 1 0 2 7 5 )摘要: 当今, 多媒体的应用正在飞速发展。视频通信的保密性是商业实践上的主要考虑, 例如收费性视频或者多方视频会议。特定的加密算法在实时多媒体通信中被用来满足严格的时效要求。引入了一个创新的视频加密, 名为 P u z z l e , 来为软件中的视频数据加密。它具有实时所要求的速度并提供了足够的安全保护。该算法能够随时嵌入至已存在的多媒体系统中。关键词: 实时视频加密; 视频压缩; 多媒体联合通信; 数据安全引 言近年来, 网络多媒体的应用( 如收费性视频, 视频会议) 正在变得越来越受欢迎。 为保证利润或机密, 必须对视频进行加密, 常规的加密算法只能针对文本数据, 所以很需要一个加密视频数据的特殊算法。它们能够有效处理实时的视频数据并足以面对可能的安全攻击。本文介绍一个名为 P u z z l e 的创新视频加密算法。P u z z l e 算法随时都能够整合到已存在的视频系统, 而不需要理会它们的具体实现( 如软件和硬件配置) , 因为它是一个独立的视频压缩算法。1P u z z l e算法1 . 1原理P u z z l e 算法的灵感得益于儿童游戏 p u z z l e 。 p u z z l e游戏里,会把一个完整的图片分解成很多无序的小片, 以使小孩不能把完整的图片辨认出来。当他们进行这个游戏的时候, 必须花费很多的时间来把碎片重新组合成原始的图片( 如图 1 ) 。一些聪明的小孩根据不同片断的正面, 甚至没有整个原始图片的情况下就能够重构。 所以我们不能直接地把 p u z z l e 游戏应用到加密一副图片。但是, 如果我们稍微修改一下游戏规则, 小孩将不能重构原始的图片。 修改如下: 孩子们只能看到图片的正面, 所以重构时没有任何关于整幅图片的线索。 这样, 如果 n 是块的数量, 那么就会由 n ! 种可能的重构。n 不需要一定是一个很大的数量。假设一幅图片被分解成 6 4 块,6 4 ! = 1 . 2 7 ×1 0会重构出原始的图片。利用这个规则来设计了 P u z z l e算法。那么可能的假设将会达到8 9。 这么大的假设重构数量, 孩子们不可能图 11 . 2加密步骤根据修改的 p u z z l e 游戏规则, P u z z l e 视频加密算法包括了以下两个步骤:①分离每帧压缩视频数据;②搅乱分离视频数据的次序。 步骤①相应于 p u z z l e 游戏中把图片翻至正面。 步骤②即是把视频数据分解成很多块, 这些块被随机地洗牌, 类似于搅乱块的正面。( 1 ) 分离分离压缩视频数据是用一个小型加密算法来实现的。 该算法的基本思想是只有视频流的一小部分会用流密码来加密。另外一部分则不加以处理。过程如下: 给定一个压缩视频数据 V ( V帧( 不包含帧的头部) 。头部之后开始的 l ( l L ) 字节( V者是 A E S - C T RSl) 。视频数据的开始的 l 个字节会被作为关键流, 独立于的第二个 l 字节。然后第二个 l 字节也会以相同1V2. . . VL) 的 L 字节长的1V2. . . Vl) 是独立的, 它会用由加密键 K[5 ]的流密钥来产生 l 个字节键流 S ( S如 S E A L[ 4 ]或1S2...!