基于内容分发网络的视频版权保护研究

摘要

计算机网络技术和流媒体技术的快速发展，尤其是3G移动通信技术和H.264数字视频编码标准不断的完善和普及，使得视频技术已被广泛用于人们日常生活中。但由于视频内容易复制、易分发，造成受知识产权保护的视频被任意拷贝和转发的现象日益猖獗，而传统的版权保护手段，例如条件访问现已过时，这使得关于视频应用领域的数字版权管理成为业界的关注焦点。目前，由于数字版权管理(DRM)方面的核心技术是加密，因此本文重点围绕最新视频压缩标准H.264的视频加密算法和DRM中内容加密密钥的管理展开研究。
　　 首先，为了保证视频加密算法的安全性，以及实时性、压缩效率和编码格式不变，本文给出了一种基于灵活宏块排序(FMO)和网络抽取层(NAL)的视频加密方案。方案利用H.264标准中的FMO特性对视频帧的宏块进行置乱，同时仅对视频解码端NAL单元的及时解码刷新(IDR)、序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)采用了RC4算法进行加密，使加密过程和视频压缩过程同步完成。与同类视频加密算法相比，理论分析证明本方案具有更高的安全性，通过实验表明本方案加密效率高，且对压缩比平均影响率仅为0.2％。
　　 其次，通过分析OMA DRM v2.0/v2.1和SCE标准规范的密钥管理，存在本地版权管理者易受到密码攻击的缺陷。针对该缺陷，提出了一种OMA DRM密钥管理的改进方案，能保证当一个本地版权管理者被破解时，从其所在用户域中隔离出来而不影响该用户域中其他设备的操作。同时，方案的本地版权管理者还具有一个普通授权中心所能提供的大部分功能，包括受保护内容和证书在用户域的自由移动，以及尽可能多的备份等。
　　 最后，为了解决以往集中式的证书密钥管理负载过重的缺陷，本文提出了在内容分发网络下视频版权管理系统的设计方案。方案的内容提供商将给定内容的分发权授予由服务提供者管理的服务器，通过一组分布式的证书服务器以分散式管理内容相关证书的分发，且证书的密钥传输不需访问拥有受保护内容的用户的身份信息，将业务逻辑从任一验证方案中分离出来，从而允许内容提供商实施适合自己的灵活的业务规则。同时，方案的服务提供者不需维护包含所有内容分发网络用户信息的数据库，且证书分发不直接涉及在证书分发前对终端用户的验证请求及付费收集或信用卡信息获取的操作。
　　 论文成果对视频加密的研究和DRM密钥管理有一定的理论参考价值和实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究意义和背景

1.1.1 视频压缩技术及其应用的发展

1.1.2 DRM的发展

1.1.3 视频加密的算法要求

1.2 研究现状

1.2.1 联合压缩视频加密算法

1.2.2 独立压缩视频加密算法

1.2.3 DRM研究现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的结构安排

第二章 H.264视频压缩编码标准及数字版权管理

2.1 H.264简介

2.2 H.264编解码关键技术

2.2.1 帧内预测

2.2.2 帧间预测

2.2.3 整数变换和量化

2.2.4 熵编码

2.3 H.264编解码的基本框架

2.3.1 编码框架

2.3.2 解码框架

2.4 H.264的应用

2.5 DRM基本知识

2.6 DRM体系架构

2.7 DRM关键技术

2.7.1 加密技术

2.7.2 数字签名技术

2.7.3 数字水印技术

2.7.4 身份认证技术

2.8 DRM的应用

第三章 基于FMO和NAL的视频加密方案

3.1 FMO和NAL介绍

3.1.1 FMO

3.1.2 NAL

3.2 基于FMO和NAL的视频加密方案

3.2.1 方案描述

3.2.2 实验环境及实验结果

3.2.4 方案分析

3.3 本章小结

第四章 DRM系统视频加密的密钥管理

4.1 密钥管理的基本概念

4.2 OMA DRM密钥管理方案介绍和分析

4.2.1 方案介绍

4.2.2 方案分析

4.3 改进的OMA DRM密钥管理方案

4.3.1 域执行代理

4.3.2 本地版权管理者

4.3.3 DRM相容设备

4.4 本章小结

第五章 基于内容分发网络视频版权管理系统的设计

5.1 内容分发网络介绍

5.2 系统方案设计

5.2.1 系统设计目标

5.2.2 系统的工作模式

5.3 基于内容分发网络的视频版权管理系统的设计

5.3.1 系统的架构

5.3.2 系统的视频传输

5.3.3 系统的证书服务器的DRM请求

5.3.4 系统的证书生成

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录