基于Rijndael的MPEG-4視頻加密算法研究.pdf

1、隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體視頻信息的應(yīng)用達(dá)到了前所未有的廣度和深度，但同時也導(dǎo)致了盜版、剽竊等非法行為的不斷出現(xiàn)，因此采取有效措施保證視頻信息的安全迫在眉睫。最初的安全策略主要是對訪問者進(jìn)行權(quán)限控制，但是由于視頻數(shù)據(jù)本身并沒有被保護(hù)，在傳輸過程中很容易被竊取，這就使得權(quán)限控制不能從根本上保證視頻信息的安全。實踐證明，采用密碼學(xué)的方法對視頻信息加密是保證其安全性的一種有效措施，已經(jīng)成為多媒體信息安全領(lǐng)域的一個研究熱點

2、，但是由于視頻信息具有數(shù)據(jù)量大、編碼結(jié)構(gòu)特殊、實時性要求高以及壓縮后的數(shù)據(jù)具有特定格式等特點，這就決定了在加密方案確定前必須要妥善權(quán)衡系統(tǒng)開銷和安全強(qiáng)度之間的矛盾。本研究在對MPEG-4視頻壓縮編碼技術(shù)深入分析的基礎(chǔ)上，使用Rijndael算法實現(xiàn)了對MPEG-4視頻信息的加密。 ⑴介紹了MPEG-4視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生與發(fā)展，闡述了其基本原理、編碼結(jié)構(gòu)及功能特點，對一些關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究，比如運動估計與運動補(bǔ)償、DCT變換、

3、量化和可變長編碼等。 ⑵研究了Rijndael加密算法，對其進(jìn)行了優(yōu)化，將基于字節(jié)的運算轉(zhuǎn)換為基于字的運算，通過一些簡單的查表操作和異或運算即可實現(xiàn)加密，并對優(yōu)化前后的Rijndael加密算法進(jìn)行了加密實驗測試，測試結(jié)果表明，優(yōu)化后的算法在32位處理器上的執(zhí)行效率有了明顯的提高。 ⑶對近年來針對MPEG系列視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)提出的加密方案進(jìn)行了總結(jié)與分類，給出了各類方案的加密模型；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合MPEG-4視頻編碼的結(jié)構(gòu)

4、特點，設(shè)計了一種具有流密碼特點的選擇性加密方案來對MPEG-4視頻信息進(jìn)行加密，即使用優(yōu)化后的輸出反饋(OFB)模式下的Rijndael加密算法對MPEG-4視頻序列I-VOP中的DC差分系數(shù)以及P-VOP和B-VOP中Intra塊的DC差分系數(shù)加密，給出了加密前后的效果對比圖，通過對實驗結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析可知，該加密方案不僅具有較高的安全性，而且復(fù)雜度低，對壓縮時間和壓縮率的影響較小，能夠較好的滿足視頻加密的要求；通過信道誤碼仿真，對O