一种基于H.264的视频加密算法的设计与实现

摘要

伴随着手机视频应用、监控应用以及其他多媒体视频的迅速发展，视频的安全性成为了人们关注的一个焦点，而保护视频数据的一个最直接最方便的手段便是对视频进行加密处理。然而传统的视频加密方式都是通过位运算或者数学运算对视频数据进行扰乱，所生成的密钥与明文之间本质上并无多大的关联，而视频数据本身依旧存在密文中，只有形式的变化，在已知密文的情况下易于破解。在通过分析传统的视频加解密算法的基础上，提出了一种抽取加密算法。抽取加密算法与传统的加解密算法最大的不同便是前者在明文码流中抽取一部分对视频播放影响较大的数据直接作为密钥，剩余的部分则为密文文件。如此一来便让明文视频的整体分成了密文和密钥两部分，解决了在只知密文的情况下被暴力破解的问题。另外，密钥数据来自于明文文件，不同的明文文件所产生的密钥是没有任何联系的，且相同明文在不同时间所产生的随机序列不同，加密所形成的密钥也不会一致，因此单个密钥的泄露对于整个系统的安全性影响不大。
　　通过分析H.264的编解码规则的基础上提出了一种抽取视频码流数据的规则：抽取条带头的量化参数偏移，对于I条带数据抽取非I_PCM宏块的4x4亮度预测模式和抽取I_PCM宏块的像素，对于P条带和B条带中的P宏块、B宏块数据抽取它们的运动矢量残差信息或者拖尾系数的符号数据。根据所抽取数据的格式，本文设计了密钥文件的格式单元，并且通过随机算法所产生的随机序列进行基于宏块选择的部分数据加密，最后在基于H.264码流解析的过程中完成加密操作。
　　最后对加密的效果进行了测试和分析。根据实验结果分析可以得出本文所提出的抽取加密算法在加密视频码流上具备良好的加密效果，并且因为只需要熵解码这一个过程所以加密的速度也比较快，具有一定的应用前景和使用价值。