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Part 01
傳統(tǒng)視頻加密技術簡介
-全部加密
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使用加密算法加密整個視頻流。將視頻流同傳統(tǒng)的文本數(shù)據(jù)同樣對待，沒有利用視頻壓縮后數(shù)據(jù)流的特殊結(jié)構。這種加密方式優(yōu)點是不需要考慮視頻協(xié)議，實現(xiàn)簡單。但是由于需要對全部視頻數(shù)據(jù)進行加密，計算量巨大，對終端性能要求較高，另外沒有考慮視頻協(xié)議格式，加密后視頻協(xié)議結(jié)構完全被破壞。
-選擇性加密
1）基于視頻協(xié)議幀結(jié)構選擇部分內(nèi)容進行加密，其中有代表性且早提出的一種加密方法是僅僅加密I幀。然而由于P幀和B幀沒有加密，視頻畫面中變動的部分沒有被保護，依然可以解析出來，所以這種僅加密I幀的方法無法達到令人滿意的效果。如圖1所示，I幀加密后依然可以看到畫面中變化的（紅色箭頭指示）部分。
圖1. I幀加密前后畫面對比
另外一種思路是為了實現(xiàn)快速加密，僅加密幀頭信息，MPEG、H26x序列都按一定結(jié)構組織圖像數(shù)據(jù)。由于MPEG、H26x等標準的視頻數(shù)據(jù)結(jié)構比較固定，視頻數(shù)據(jù)本身又有很強的特征，這種僅加密頭信息的方法比較容易破譯。
Meyer and Gadegast 也是基于選擇性加密思路設計了一種新的似MPEG比特流，稱之為 SECMPEG。SECAM既能使用標準加密算法DES和RSA，又能實現(xiàn)不同級別的密級。第一級：加密所有的頭信息（Headers）；第二級：加密所有的頭信息（Headers）和I-Block中的DC和AC系數(shù)；第三級：加密I幀和PB幀；第四級：加密所有的數(shù)據(jù)。
2）基于視頻協(xié)議進一步深入延伸，Bharat Bhargava等提出了一種加密DCT符號，運動矢量MV符號的方法。這種方法除了加密I幀，還要加密 PB幀的 DCT符號位和運動矢量MV的符號位稱之為MVEA算法。相對保密性要好得多。
使用密鑰加密（如DES或IDEA）的密碼學算法來對DCT系數(shù)或運動矢量 MV符號位進行加密 ，作者稱之為RVEA算法。
還有一種叫做基于統(tǒng)計規(guī)律的視頻加密算法，這種方法中壓縮和加密之間具有共同點，即兩者都致力于去除冗余信息。該方法不影響壓縮率。但是此方式只適用于壓縮的視頻編碼，并且加密加密效果受壓縮算法的效果影響，有一定的適用場景限制。
3）其他加密技術，例如Zig-Zag置亂算法(Zig-Zag Permutation Algorithm) 、改變 Huffman碼表算法和純置亂算法 （Pure Permutation Algorithm）等加密強度一般，本文不做討論。
Part 02
中國移動一機一密視頻加密技術概述
一機一密團隊基于上述分析實現(xiàn)了高強度高靈活性的視頻逐幀加密技術，基本原理如圖2所示。
圖2.逐幀加密基本原理
向廠商提供一種IPB幀可選的視頻逐幀加密技術，廠商可根據(jù)自己的需求，選擇加密哪些視頻幀，同時該方案結(jié)合一機一密實現(xiàn)每個設備出廠即燒錄唯一獨立的密鑰，保證密鑰高安全性，同時為了兼容rtsp等視頻協(xié)議，視頻加密過程進行特殊處理保證加密后的視頻不影響該協(xié)議有效性，例如vlc等播放器播放加密后的畫面。如圖3所示。
圖3. 加密前后視頻數(shù)據(jù)對比（I幀）
該技術基于加密結(jié)果沖突替換機制，避免加密結(jié)果破壞原有視頻協(xié)議，實現(xiàn)視頻內(nèi)容透明加密，即視頻數(shù)據(jù)加密后不影響視頻協(xié)議解析，例如視頻傳輸協(xié)議以及vlc播放器播放等。如圖3所示，加密后的視頻依然可以使用vlc播放器播放，只是畫面無意義。
圖4 總體架構
?如圖4所示，基于該技術延伸產(chǎn)生一機一密視頻分層加密解決方案，該方案整體上采用行業(yè)領先的分層加解密技術，即加密密鑰與視頻內(nèi)容分離獨立部署，該技術最大優(yōu)點是將視頻流與加密密鑰隔離部署，即使其中一方遭受攻擊，攻擊者也無法還原加密內(nèi)容。
圖5. 技術方案
如圖5所示，整體方案由加密SDK、解密SDK、密鑰安全平臺構成，實現(xiàn)視頻內(nèi)容全生命周期安全防護，徹底杜絕安防視頻泄露風險。加密SDK集成部署在攝像頭中，視頻在攝像頭中生成后直接加密，實現(xiàn)從源頭加密保證明文視頻不出攝像頭（源頭加密）；加密視頻內(nèi)容經(jīng)過網(wǎng)絡流轉(zhuǎn)到IoT業(yè)務平臺，由于視頻內(nèi)容已經(jīng)從源頭加密，傳輸過程即使被攻擊導致內(nèi)容泄露，攻擊者也無法看到視頻內(nèi)容（安全流轉(zhuǎn)）;加密后的視頻內(nèi)容按需在IoT業(yè)務平臺存儲，由于視頻內(nèi)容已經(jīng)加密，即使視頻存儲平臺被攻擊導致內(nèi)容泄露，攻擊者也無法看到視頻內(nèi)容（安全存儲）。加密前后安全性對比如圖6所示。
圖6. 加密前后安全性示意
新聞名稱：一機一密高安全視頻加密技術創(chuàng)新實踐
標題鏈接：http://m.5511xx.com/article/dpooigd.html
