[发明专利]一种安全的视频传输系统及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频传输过程的安全保障领域，特别是涉及一种结合加密技术和嵌入数字水印的安全的视频传输系统及其应用方法。

背景技术

随着计算机网络和数字技术的逐渐发展，信息分发成为人们获得信息的主要途径，比如IPTV、CATV、Broadcast等等。

如今的日常生活中出现或将要出现的一些我们获得数字化媒体的手段，比如CATV有线电视、数字广播电视，以及目前很热的IPTV交互式网络电视。这些不同的数字化电视的手段都离不开内容分发这个大环节。例如，IPTV通过互联网，由服务器向客户端提供数据业务；我们的有线电视是由每个电视局工作站向每个家庭用户传输信号。

无论是网络传输的IPTV还是我们家庭的有线电视，信号在传输的过程中我们必须面临下面三个问题：第一，视频内容的版权保护，以IPTV为例，用户端点播一些视频内容，然后再复制下来，非法传播。第二，在传输过程中会存在非法截取，特别是一些收费电视节目，或者一些有隐私性质的视频，合法用户当然不希望另外的人看到视频内容本身，因此有的视频节目视需要进行内容加密的。第三，基于客户端/服务器方式的非对称数据业务的大量应用，会造成网络不同方向和不同局部的业务流量不平衡，特别是服务于所有用户的服务器的压力尤为突出。

对信息本身而言，随着计算机和网络技术的广泛应用，数字多媒体信息被大量使用并得以方便快捷的传输。数字媒体的版权保护和防止数据信息泄露也是社会关注的一大热点。对于网络传输的数字媒体，人们迫切需要其保密性和可鉴别性。于是提出了数字水印技术，它通过信息隐藏和伪装的办法验证数据的所有权和完整性；和加密技术，它基于现代密钥学思想隐藏数据本身的真实信息。

加密和数字水印是信息安全和版权保护的两种重要技术。加密保证机要信息在信道中的安全传输，但是一旦被解密，信息可以任意复制、篡改，无法对侵权者实施追踪；而数字水印技术可以鉴定作品的所有权，追踪非法侵权源头，但无法保证信息的安全传输。因此，为了保证多媒体信息的可靠安全传输和版权认证信息，完全有必要把加密技术和数字水印技术相结合，来克服单纯加密和数字水印技术的缺点。

现有的一种对视频信号的加密和数字水印技术从采用的帧内预测编码的I帧中与其前一I帧之间的帧间预测残留经过加密处理后作为数字水印信息嵌入到I帧中。能够同时满足加密和数字水印的安全性。但是该技术的一个缺点是，其加密和数字水印的区域是公开的，攻击者只需要对该区域进行攻击，因此安全性不高。同时由于加密和数字水印嵌入都是发生在服务器端，这就会加重服务器端的负载。

发明内容

本发明提供一种安全的视频传输系统，以解决现有技术中，数据加密和数字水印嵌入区域公开导致安全性不高，以及服务器工作负载过重的问题。

本发明的另一目的在于提供一种该传输系统的应用方法。

为了实现第一个发明目的，采用的技术方案如下：

本发明提供的安全的视频传输系统，包括服务器和用户终端，所述视频数据从服务器传输至用户终端，所述服务器设置有对视频数据进行加密的加密模块，所述用户终端包括视频接收端和视频播放器，视频接收端设置有与加密模块对应的解密模块，视频接收端还设置有水印嵌入模块，视频接收端对加密的视频数据解密后，嵌入水印再传输至视频播放器进行播放。由于水印嵌入是在用户终端的视频接收端进行处理，因此减轻了服务器的负载。

作为一种优选方案，加密模块和解密模块针对传输过程中的压缩视频文件中I帧的DCT变换系数残差进行加密/解密操作。水印嵌入模块针对传输过程中的压缩视频文件中I帧的DCT变换系数残差进行水印嵌入操作。特别是，采用解码程序MPEG-2视频压缩文件部分解压得到I帧DCT变换64个系数残差值。即该优选方案所需要进行加密、解密、嵌入水印的数据不是完整的视频数据，而是传输过程中的压缩视频文件中I帧的DCT变换系数残差，进一步减轻了系统的负载。

作为更进一步的优选方案，在服务器和视频接收端设置有用于对视频数据进行随机分块的分块模块，分块模块用密钥产生与视频数据的数据量相同的二进制随机序列，特别是，采用解码程序MPEG-2视频压缩文件部分解压得到I帧DCT变换64个系数残差值，用密钥key0产生64位随机序列“0”或“1”。将产生的随机序列与视频数据的位置对应：

在服务器，对与二进制随机序列中数值为‘1’的位置相同的视频数据，由加密模块进行加密操作；

在视频接收端，对与二进制随机序列中数值为‘0’的位置相同的加密的视频数据，由水印嵌入模块进行水印嵌入操作；