基于H.264的视频加密算法及分级保护方案研究

摘要

21世纪以来，科学技术迅猛发展，以通信、计算机技术为依托的多媒体服务也逐渐深入千家万户，成为经济、军事、教育等行业进行信息沟通的重要工具。H.264视频压缩编解码技术凭借其优越的压缩性能及良好的网络适应性，成为当今高清电视、在线多媒体等服务进行压缩编解码的首选。网络多媒体服务作为多媒体服务的主要方式，拥有网络视频点播、可视电话与视频聊天、视频会议三类主要服务。由于互联网中网络攻击、带宽限制、网络阻塞等诸多问题以及各类服务对于视频安全保护的不同需求，需要高效合理的加密算法进行视频安全保护。如何高效、安全的保护多媒体服务，满足视频加密需求的同时实现资源的合理利用，己成为当今视频加密技术发展的关键。
　　 本论文从H.264视频压缩编码标准的特点及在线多媒体服务的应用需求出发，进行H.264视频加密技术研究，主要完成的工作及取得的成果如下：
　　 （1）研究了H.264视频压缩编解码标准，深入分析了H.264熵编码过程和现有的熵编码视频加密算法，选取关键加密点和重要数据进行选择性的加密测试，提出两种基于H.264熵编码的新型视频加密算法，算法解决了熵编码加密算法存在不能解码的问题，同时实现了安全性和实时性的兼顾，不改变加密前后视频的压缩比和数据可操作性。
　　 （2）分析了现有的H.264视频加密算法在安全性、加密速度、压缩比影响及数据可操作性方面的性能。针对不同的网络多媒体服务的传输环境特点及安全需求，选择一种或几种合适的加密算法，制定基于H.264的网络视频分级保护方案。
　　 （3）基于H.264的网络视频分级保护方案，利用VC++MFC开发工具，设计并开发H.264视频分级保护软件平台。软件具有分级加密、性能测试、视频播放功能，既可以作为加密工具对网络视频进行安全保护，也可以作为测试工具对H.264视频加密算法进行性能测试。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 信息安全及视频安全保护

1.1.2 基于H.264的视频加密及网络视频分级保护技术需求

1.1.3 课题来源

1.2 国内外研究现状

1.2.1 H.264视频加密算法研究现状

1.2.2 网络视频分级保护技术研究现状

1.2.3 新一代视频安全保护技术的性能需求

1.3 研究内容及论文安排

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文安排

第2章 H.264视频压缩编解码标准简介

2.1 视频压缩编解码技术及其发展

2.2 H.264视频压缩编码原理

2.2.1 H.264视频压缩编解码标准特点

2.2.2 H.264编码关键技术

2.2.3 H.264熵编码技术详介

2.3 小结

第3章 基于H.264标准的视频加密算法研究现状

3.1 密码学基础

3.1.1 密码学体制

3.1.2 密码学算法

3.1.3 密码攻击介绍

3.2 视频加密算法性能要求

3.3 现有基于H.264标准的视频加密算法

3.3.1 完全加密算法

3.3.2 部分加密算法

3.3.3 DCT系数置乱算法

3.3.4 选择加密DCT系数和MVD符号算法

3.3.5 熵编码加密算法

3.3.6 Zig-zag扫描顺序置乱算法

3.3.7 FMO灵活宏块排序加密算法

3.3.8 加密帧内预测模式字算法

3.4 小结

第4章 两种基于H.264熵编码的视频加密算法

4.1 基于H.264熵编码的非零系数幅值加密算法

4.1.1 算法原理

4.1.2 算法实现

4.1.3 算法测试

4.1.3 性能分析及应用前景

4.2 基于H.264熵编码的联合加密运动矢量差、非零系数幅值算法

4.2.1 算法原理

4.2.2 算法实现

4.2.3 算法测试

4.2.3 性能分析及应用前景

4.3 小结

第5章 基于H.264的网络视频分级保护方案及软件平台

5.1 需求及算法性能分析

5.1.1 网络视频保护多重需求

5.1.2 H.264视频加密算法性能分析

5.2 基于H.264的网络视频分级保护方案

5.2.1 方案介绍

5.3 基于H.264的网络视频分级保护软件平台

5.3.1 软件功能介绍

5.3.2 基于H.264的网络视频分级保护软件平台关键技术

5.3.3 基于H.264的网络视频分级保护软件平台演示

5.4 小结

结论与展望

参考文献

硕士期间取得学术成果

致谢