[发明专利]一种多媒体数据篡改检测的方法

权利要求书

1.一种多媒体数据篡改检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将要记录到存储介质上的音视频多媒体数据按帧依次顺序组织；

S2、对多媒体数据按帧进行格式封装，分段存储，预先设定每段多媒体数据文件时长为t分钟；

S3、将每N段多媒体数据文件作为一组，根据每组多媒体数据文件的哈希值及对应的元数据信息构建元数据哈希树，其中正整数N＝2ⁿ，n＝1，2，3，…，所述元数据哈希树是一颗哈希二叉树，叶节点2个一组，按照从左到右的顺序，每组叶节点依次记录每段多媒体数据文件的哈希值及对应的元数据信息；所述元数据哈希树的中间节点是该中间节点的两个子节点内容的哈希值，所述元数据哈希树的最上层的根节点也是该根节点的两个子节点内容的哈希值；所述元数据信息包括多媒体数据文件的时间戳和用户自定义的元数据信息；一棵元数据哈希树包括N·t分钟的多媒体数据文件的哈希值及对应元数据信息，符号“·”表示乘号；

S4、构造对应由N段构成一组的多媒体数据文件的元数据区块，所述元数据区块包括元数据区块头和元数据哈希树，所述元数据区块头包括父区块哈希值、区块时间戳、数字签名和元数据哈希树的根哈希值；其中，父区块哈希值为前一个元数据区块头的哈希值，第一个元数据区块的父区块哈希值为0；区块时间戳为元数据哈希树中第一段多媒体数据文件的时间戳；数字签名为利用设备私钥，对当前元数据区块头中父区块哈希值域、区块时间戳域以及元数据哈希树的根哈希值域进行哈希运算和非对称加密得到；

S5、顺序记录生成的元数据区块，后续生成的元数据区块依次按照前向哈希链的结构进行链接，每一个元数据区块头的父区块哈希值都包括前一个元数据区块头的哈希值，构成元数据区块的前向哈希链；当前任何一个元数据区块的改变都会引起后续所有元数据区块头的哈希值发生改变；

S6、验证者根据记录的元数据区块的前向哈希链对多媒体数据文件进行篡改检测，检测过程如下：

S61、验证者获取元数据区块的前向哈希链；

S62、对元数据区块的前向哈希链进行篡改检测；从第一个元数据区块开始，依次利用设备公钥对每个元数据区块头的数字签名进行验证；如果数字签名验证通过，证明当前元数据区块未被篡改；

如果当前元数据区块的数字签名验证通过，验证当前元数据区块头的父区块哈希值是否等于前一个元数据区块头的哈希值，同时验证前一个元数据区块头的区块时间戳是否小于当前元数据区块头的区块时间戳，对前一个元数据区块进行多重验证，其中，第一个元数据区块不需要对前一个元数据区块进行验证；

S63、对存储介质上的每段多媒体数据文件进行篡改检测，其中，元数据区块的前向哈希链中，元数据区块头的区块时间戳按照从小到大的顺序排列，根据多媒体数据文件的时间戳，查找多媒体数据文件对应的元数据区块；如果未找到，证明对应的元数据区块已被攻击者删除或者多媒体数据文件是伪造的，不存在对应的元数据区块，多媒体数据文件不可信；如果对应的元数据区块已被篡改，借助对应的元数据区块无法对该多媒体数据文件进行篡改检测，多媒体数据文件不可信；如果对应的元数据区块未被篡改，根据多媒体数据文件的时间戳进一步找到对应的元数据哈希树中对应的多媒体数据文件的哈希值，与多媒体数据文件经过哈希运算得到的哈希值进行对比，如果一致，多媒体数据文件未被篡改，如果不一致，多媒体数据文件已被篡改。

2.根据权利要求1所述的一种多媒体数据篡改检测的方法，其特征在于，所述步骤S5中，记录多媒体数据文件的存储介质的空间有限，当存储介质的使用空间超过设定阈值时，多媒体数据文件进行回卷，将时间戳最早的多媒体数据文件按N段一组进行分组删除；对应的元数据区块同步回卷，同步删除对应的元数据区块。

3.根据权利要求1所述的一种多媒体数据篡改检测的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述元数据区块记录到独立的安全存储介质、或者所述元数据区块通过通信网络上传记录在云服务器、或者所述元数据区块记录到记录多媒体数据文件的同一存储介质。

4.根据权利要求1所述的一种多媒体数据篡改检测的方法，其特征在于，所述步骤S61中，验证者获取元数据区块的前向哈希链，当所述元数据区块记录到独立的安全存储介质时或者所述元数据区块记录到记录多媒体数据文件的同一存储介质时，验证者通过存储介质直接获取元数据区块的前向哈希链；当所述元数据区块记录在云服务器时，验证者从云服务器下载所述的元数据区块的前向哈希链。