几种视频加密算法介绍

我们的解决方案

确保视频安全最重要的技术措施之一是对视频文件进行加密。加密机制直接作用于数据本身，只要加密算法未被破解，即使是视频被非法窃取了也不能被播放。 通常视频加密的算法有如下几种：

• 全文加密

  全文加密使用标准加密方法（比如DES —Data Encryption Standard）加密整个视频流。由于将视频比特流同传统的文本数据同样对待而没有利用视频压缩后数据流的特殊结构，全文加密算法的计算量十分巨大，致使很难保证视频的实时传输。

• 选择性加密

  选择性加密算法可分为如下几类：

  (1) 基本的选择性加密算法是基于视频 IPB帧结构的。其中最有代表性且最早提出的一种加密方法是仅仅加密I帧，但由于这种方法密级较低，有人提出加密I帧的同时还应加密PB帧中的I块。不过这样做计算量会增大，视频图像中的运动信息也没有被加密，保密性仍不够好。于是又有人提出利用提高视频序列中I帧频率的方法来增加加密的内容从而提高密级，但这样很明显会增大加密的数据量，大大增加计算量，同时减小视频压缩率。

  (2) 仅加密头信息的方法：该算法只对基于MPEG、H26x等标准的视频图像的头信息数据加密，将其变成随机序列，再与其它数据混合，使接收方在不知道密钥的情况下难以区分结构信息数据和视频信息数据，更难以知道数据结构和数据的具体内容，难以按原数据结构解码接收到的视频编码数据，无法获得原图像，达到加密目的 。但事实上，基于MPEG、H26x等标准的视频数据结构比较固定，视频数据本身又有很强的特征，这种加密方式比较容易破译。

  (3) Meyer and Gadegast 设计了一种新的似MPEG比特流，称之为SECMPEG。SECAM既能使用标准加密算法DES和RSA又能实现不同级别的密级。但SECMPEG与标准的MPEG不兼容，需要设计专门的编解码器。

  (4) 选择性加密的另一个主要的方向是由Bharat Bhargava等提出的加密DCT符号,运动矢量MV符号。

• Zig-Zag置乱算法

  Zig-Zag置乱算法的算法原理是使用一个随机的置乱序列来代替 Zig-Zag扫描顺序，来将各个8×8块的DCT系数映射成一个1×64矢量。

  尽管Zig-Zag置乱算法速度很快，不影响视频的实时传输。但是经过加密的视频压缩后码流大小将显著增加。因为运用非zig-zag顺序将8×8块映射到1×64的矢量，将会极大减少连续零个数，从而减少压缩率。视频流大小经加密后增加可达46％。考虑到MPEG视频流数据量的巨大，这种大小增量是很难容忍的。但Zig-Zag置乱算法有严重的安全性问题。已有两种可以成功破解该算法的方法出现。

• 改变 Huffman码表算法

  改变Huffman码表算法的基本思想是：对于熵编码用Huffman编码的视频编码标准，将通用Huffman码表修改后使用，修改后的特殊 Huffman码表作为密钥。非法接收方无此特殊码表，不能正确解码视频（图像）信息。该算法完全不增加计算量，适用于使用Huffman编码的各种视频和图像压缩编码标准和算法。缺点同样是安全性较差。

• 基于统计规律的视频加密算法

  基于统计规律的视频加密算法被称为VEA算法。该方法不加密头信息结构格式等数据，只加密图像数据本身。将待加密数据分为两半，一半用密码方法加密，另一半用简单异或，因此总体减少了计算量，提高了计算速度。该方法不影响压缩率。适用于压缩的视频（或图像）编码数据，而且压缩效果越好，加密效果也越好。

• 纯置乱算法

  由于MPEG视频的字节流有一个非常低的字节对出现频率，通常的利用数据频率，字节对频率特性等密码分析方法对此没有用，纯置乱算法应运而生：简单的置乱字节流。置乱密码序列的基数是根据密级和应用需求动态可变的。而这种算法的的问题在于它对已知明文攻击非常脆弱。一旦通过比较密文和已知原始帧数据，获取了随机置乱序列，所有的帧将很容易被破译。

不同于以上几种加密算法，视频加密专家所使用的256位AES加密变形算法采用分组加密，在加密时将待加密数据分成256bit一组，密钥长也为256bit。加密主要经过圈变换、轮变换、密钥扩展三个过程。这种基于排列和置换运算方式，已成为加密电子数据的最新国际标准，达军级应用级别。AES-256位作为高级数据加密算法，不管是从安全性、效率，还是密钥灵活性等方面都优于DES数据加密算法，已代替传统的DES而被广泛应用。

主要成果展示

• 高强度视频加密解决方案, 有效防止被轻易提取源文件

  采用高级数据加密技术——AES256位加密技术（Advanced Encryption Standard），对视频中的数据进行逐帧与逐字节加密，防止被轻易脱壳提取原始文件。

• 顶级防翻录技术，有效防止翻录行为

  视频加密专家使用RING-0层防翻录技术，有效防止翻录行为。即使最新发布的录屏软件，也能被有效阻止录制。同时采用了独家的三维反注入盗版技术，彻底杜绝视频翻录、截屏等行为。

• 超高清万能解码引擎, 完美支持1080P/2K高清蓝光格式

  采用独家超高清万能解码引擎，完美支持1080P及2K高清蓝光格式，超清画质，播放流畅，没有延时，可与专业视频播放器媲美，支持各种视频及音频格式。