CN112235543B - 基于区块链的视频加密方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于区块链的视频加密方法及系统,根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;将公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端;校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;若区块链中的数据未被篡改,则使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。本发明通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。

Description

基于区块链的视频加密方法及系统
技术领域
本发明涉及视频加密技术领域,特别是涉及一种基于区块链的视频加密方法及系统。
背景技术
在公安行业,对于一些重要监控点位的视频画面信息,有严格的管控。现有场景仅在用户权限上进行限制,但在网络中却未对视频进行加密,窃密者若能介入网络环境中,可以在网络中捕获重要点位的监控视频,从而获取视频流码流,解码获取到视频画面信息。而区块链技术拥有数据不可篡改的特性,是非常好的加密手段,但由于其去中心化的特征以及匿名性,并不太合适视频监控的常见的公安、交通等行业。因此,本发明提出了一种基于区块链的视频加密技术。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种基于区块链的视频加密方法及系统,用于解决现有技术中存在的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种基于区块链的视频加密方法,包括有:
根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密所述公钥的私钥;
将所述公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;
将所述目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据所述区块头和所述区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至所述目标客户端;
校验所述区块链,判断所述区块链中的数据是否被篡改;若所述区块链中的数据未被篡改,则使用所述私钥对区块链中的区块体进行解密,解码所述目标视频流中的画面。
可选地,所述目标视频流中的GOP至少包括一个I帧,且所述I帧包括有naluheader和slice header;
根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,至少包括对所述I帧中的nalu header和slice header进行加密。
可选地,所述目标视频流中的GOP还包括一个或多个P帧、一个或多个B帧;且所述P帧、所述B帧均包括有nalu header和slice header;
根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,还包括对所述P帧中的nalu header和slice header进行加密;以及对所述B帧中的nalu header和sliceheader进行加密。
可选地,作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值;其中,所述上一个区块的哈希值是在所述视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得;若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值;
校验所述区块链时,至少包括校验所述SEI帧中的上一个区块的哈希值;
在所述目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从所述视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。
可选地,判断当前收到的区块是否是后继区块的具体过程包括:
在所述目标客户端获取某一区块后,将其记为当前区块,并计算当前区块的哈希值;
当所述目标客户端获取到当前区块的下一区块后,从当前区块的下一区块中取出区块头中的上一个区块的哈希值;其中,上一个区块的哈希值由所述视频监控服务器计算得到;
比较计算出的当前区块的哈希值与取出的上一个区块的哈希值是否相同;若相同,则下一区块是当前区块的后继区块;否则,下一区块不是当前区块的后继区块。
可选地,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希;其中,所述数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值;
校验所述区块链时,还包括校验所述SEI帧中的数据哈希;
在所述目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。
可选地,对每个区块中的数据哈希值进行校验的具体过程包括:
通过所述目标客户端依次对接收到的每一个区块进行校验;
当所述目标客户端接收某一区块时,对该区块中的区块体进行哈希计算;
将区块体中计算的数据哈希值与该区块中区块头的哈希值进行比较,判断两者是否相同;若相同,则该区块通过数据哈希的校验;若不相同,则该区块未通过数据哈希的校验。
本发明还提供一种基于区块链的视频加密系统,包括有:
秘钥生成模块,用于根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密所述公钥的私钥;并将所述公钥发送至预设的视频监控服务器;
加密模块,用于根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;
区块链传输模块,用于将所述目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据所述区块头和所述区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至所述目标客户端;
校验模块,用于校验所述区块链,判断所述区块链中的数据是否被篡改;
解密模块,用于在所述区块链中的数据未被篡改时,使用所述私钥对区块链中的区块体进行解密,解码所述目标视频流中的画面。
可选地,所述目标视频流中的GOP至少包括一个I帧,且所述I帧包括有naluheader和slice header;
所述加密模块根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,至少包括对所述I帧中的nalu header和slice header进行加密。
可选地,所述目标视频流中的GOP还包括一个或多个P帧、一个或多个B帧;且所述P帧、所述B帧均包括有nalu header和slice header;
所述加密模块根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,还包括对所述P帧中的nalu header和slice header进行加密;以及对所述B帧中的nalu header和slice header进行加密。
可选地,作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值;其中,所述上一个区块的哈希值是在所述视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得;若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值;
所述校验模块校验所述区块链时,至少包括校验所述SEI帧中的上一个区块的哈希值;
在所述目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从所述视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。
可选地,判断当前收到的区块是否是后继区块的具体过程包括:
在所述目标客户端获取某一区块后,将其记为当前区块,并计算当前区块的哈希值;
当所述目标客户端获取到当前区块的下一区块后,从当前区块的下一区块中取出区块头中的上一个区块的哈希值;其中,上一个区块的哈希值由所述视频监控服务器计算得到;
比较计算出的当前区块的哈希值与取出的上一个区块的哈希值是否相同;若相同,则下一区块是当前区块的后继区块;否则,下一区块不是当前区块的后继区块。
可选地,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希;其中,所述数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值;
校验所述区块链时,还包括校验所述SEI帧中的数据哈希;
在所述目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。
可选地,对每个区块中的数据哈希值进行校验的具体过程包括:
通过所述目标客户端依次对接收到的每一个区块进行校验;
当所述目标客户端接收某一区块时,对该区块中的区块体进行哈希计算;
将区块体中计算的数据哈希值与该区块中区块头的哈希值进行比较,判断两者是否相同;若相同,则该区块通过数据哈希的校验;若不相同,则该区块未通过数据哈希的校验。
如上所述,本发明提供一种基于区块链的视频加密方法及系统,具有以下有益效果:根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;将公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端;校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;若区块链中的数据未被篡改,则使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。本发明通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。而且在拥有区块链不可篡改特性的同时,保留了中心化的视频监控特征,并且本发明使用的是区块链的私有链方式,并未完全去中心化,在高安全性的同时,也能进行一定的业务管理;使得更适宜视频监控行业。
附图说明
图1为一实施例提供的基于区块链的视频加密方法的流程示意图;
图2为一实施例提供的区块链的结构示意图;
图3为一实施例提供的加密传输视频的示意图;
图4为一实施例提供的基于区块链的视频加密系统的硬件结构示意图。
元件标号说明
M10 秘钥生成模块
M20 加密模块
M30 区块链传输模块
M40 校验模块
M50 解密模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1至图3所示,本实施例提供一种基于区块链的视频加密方法,包括以下步骤:
S100,根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;其中,公钥用于发送给视频监控服务器,私钥用于放置在目标客户端进行解密。
S200,将公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密。
S300,将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端。
S400,通过目标客户端校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;若区块链中的数据未被篡改,则使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。
本方法通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。而且在拥有区块链不可篡改特性的同时,保留了中心化的视频监控特征,并且本方法使用的是区块链的私有链方式,并未完全去中心化,在高安全性的同时,也能进行一定的业务管理;使得更适宜视频监控行业。若目标视频流为H264视频流,则本方法可以在H264视频流结构的基础上,设计一种私有区块链加密方法,不仅能兼容现有的H264视频协议;还能使用H264中的SEI帧作为区块链的区块头,以及使用加密后的GOP作为区块链的区块体,从而构造出一个符合H264视频流标准的区块链结构。而且修改后的区块链流依然符合H264协议标准,兼容性好。
根据上述记载,在本方法中区块链的包括区块头和区块体,其中区块头结构如下:区块链的区块头选择H264视频流中的SEI帧。其中,SEI帧是H264中的自定义帧,可由用户自定义数据,加入SEI帧不会破坏H264视频流的完整性。本方法可以使用SEI帧作为区块链的区块头部分。一个SEI帧分为NALU header部分和NALU data部分;NALU header部分需要符合H264协议的规定,其中的nalu type字段需要填写为6,NALU data部分是可自定义的。如图2所示,本申请实施例在SEI帧的NALU data部分定义了2个数据结构,一个是“上一个区块链的哈希值”,另一个是“数据哈希”。“上一个区块链的哈希值”是对上一个区块链整体做SHA256计算得出,若此时是第一个区块链,则可以自定义一个创世哈希值。“数据哈希”是对本区块链的区块体中经过加密的GOP进行SHA256计算得出的哈希值。
具体地,在一示例性实施例中,H264视频流中的GOP至少包括一个I帧,且I帧包括有nalu header和slice header;根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,至少包括对I帧中的nalu header和slice header进行加密。在另一示例性实施例中,H264视频流中的GOP还包括一个或多个P帧、一个或多个B帧;且P帧、B帧均包括有nalu header和slice header;根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,还包括对P帧中的nalu header和slice header进行加密;以及对B帧中的nalu header和slice header进行加密。
其中,区块体的结构如下:区块链的区块体是由标准H264中的一个GOP加密得到。一个GOP中只包含一个I帧,可以包含一个或者多个P帧和B帧。其中,I帧、P帧、B帧都和SEI帧类似,都包含有nalu header和nalu data。且IPB帧的nalu data中还包含有一个或者多个slice(条带),每个slice都有一个slice header(条带头)和slice data(条带数据)。IPB帧携带有画面数据和画面变化量,它们的数据都被存储到slice中,其中slice header保存对slice data的定义,在slice header丢失的情况仅有slice data的情况下下,无法正常解码出视频流画面信息。本方法仅对GOP中的nalu header和slice header进行加密,既能拥有较高的安全性,对加解密的算力要求也较低,也拥有较高的实时性。整个区块体经过加密后的SHA256哈希值被存储在区块头中的“数据哈希”中。
具体地,在一示例性实施例中,作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值。其中,上一个区块的哈希值是在视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得。若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值。校验区块链时,至少包括校验SEI帧中的上一个区块的哈希值。在目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。其中,判断当前收到的区块是否是后继区块的具体过程包括:在目标客户端获取某一区块后,将其记为当前区块,并计算当前区块的哈希值;当目标客户端获取到当前区块的下一区块后,从当前区块的下一区块中取出区块头中的上一个区块的哈希值;其中,上一个区块的哈希值由视频监控服务器计算得到;比较计算出的当前区块的哈希值与取出的上一个区块的哈希值是否相同;若相同,则下一区块是当前区块的后继区块;否则,下一区块不是当前区块的后继区块。作为示例,例如:先获取到区块A,记为当前区块;然后客户端计算当前区块A的哈希值;当获取到下一个区块B时,取出区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”比较两者的值是否相同,若相同则是区块B是区块A的后继区块。其中,区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”是由服务器端(即视频监控服务器)计算的。若区块B被截取,区块A就无法收到区块B,收到的可能是再下一个区块C,用上述判断方法判断后,即可以得到区块C不是区块A的后继区块。若区块A被篡改,目标客户端计算得到的哈希值与区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”也会不一样。若出现哈希值校验不一致,则会导致区块链断裂,也提示网络中存在安全风险,则无法进行数据解密、解码播放。以及提示用户网络不安全,停止加密视频传输。
在另一示例性实施例中,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希。其中,数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值。校验区块链时,还包括校验SEI帧中的数据哈希。在目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。其中,对每个区块中的数据哈希值进行校验的具体过程包括:通过目标客户端依次对接收到的每一个区块进行校验;当目标客户端接收某一区块时,对该区块中的区块体进行哈希计算;将区块体中计算的数据哈希值与该区块中区块头的哈希值进行比较,判断两者是否相同;若相同,则该区块通过数据哈希的校验;若不相同,则该区块未通过数据哈希的校验。本申请实施例中,区块链的每个区块都有区块头和区块体,区块头中的“数据哈希”存储着整个区块中区块体的哈希值。当目标客户端每接受到一个区块时,会先对数据哈希进行校验。校验方法是先对区块体做哈希计算,再将计算结果与区块头中的哈希值进行比较,比较与区块头中的哈希值是否相同。数据哈希校验完成之后,再进行区块哈希的校验。若数据哈希校验结果不一致,会提示网络不安全,有风险,会停止解密、解码视频的。以及提示用户网络不安全,停止加密视频传输。
根据上述记载,在一具体实施例中,如图3所示,视频接收者在PC客户端使用非对称加密算法生成私钥和公钥。公钥发送到视频监控服务器,用于进行视频加密。私钥留在PC客户端进行解密。视频监控服务器收到公钥后,对视频流进行加密,使用H264中的SEI帧作为区块链的区块头,使用加密后的GOP作为区块链的区块体,构造出一个符合H264视频流标准的区块链;并将构造的区块链发送给PC客户端的视频接收者。视频接收者接收到区块链后,对区块链中每个区块中的数据哈希值进行校验,从而确认数据是否完整、被篡改等;以及在视频接收者接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。在视频接收者确认区块链的完整性与可靠性后,使用私钥对区块链中区块体的所有header进行解密,解密后即成为标准H264码率,即可解码出画面。本申请实施例中,在加密算法上,只要采用非对称加密的算法即可,例如可以使用ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)。本方法在H264中的header定义了对视频数据的封装方式,若header信息丢失,则无法进行正常解码,视频也就无法播放。本方法对区块体中的所有header进行加密,包括了nalu header和slice header。而且加密后依然符合H264视频流的标准,未经解密无法直接播放,在网络传输以及其他部分方面进行处理时,不会引起额外的异常。同时,在解码前,仅需先对码流进行解密,即可使用标准h264解码器进行播放。
综上所述,本发明提供一种基于区块链的视频加密方法,可以根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;将公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端;校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;若区块链中的数据未被篡改,则使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。本方法通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。而且在拥有区块链不可篡改特性的同时,保留了中心化的视频监控特征,并且本方法使用的是区块链的私有链方式,并未完全去中心化,在高安全性的同时,也能进行一定的业务管理;使得更适宜视频监控行业。而且本方法仅对H264码流的header进行加密,在保证安全性的同时,对算力的消耗也较低,拥有较高的实时性;且修改后的区块链流依然符合H264协议标准,兼容性好。若将本方法应用在安防领域中,则本方法可对公安行业重点点位的监控视频流进行加密传输,即使视频流在网络中遭遇窃取,也无法解码出视频画面。
如图4所示,本发明还提供一种基于区块链的视频加密系统,包括有:
秘钥生成模块M10,用于根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;并将公钥发送至预设的视频监控服务器;
加密模块M20,用于根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;
区块链传输模块M30,用于将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端;
校验模块M40,用于校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;
解密模块M50,用于在区块链中的数据未被篡改时,使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。
本系统通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。而且在拥有区块链不可篡改特性的同时,保留了中心化的视频监控特征,并且本系统使用的是区块链的私有链方式,并未完全去中心化,在高安全性的同时,也能进行一定的业务管理;使得更适宜视频监控行业。若目标视频流为H264视频流,则本系统可以在H264视频流结构的基础上,设计一种私有区块链加密系统,不仅能兼容现有的H264视频协议;还能使用H264中的SEI帧作为区块链的区块头,以及使用加密后的GOP作为区块链的区块体,从而构造出一个符合H264视频流标准的区块链结构。而且修改后的区块链流依然符合H264协议标准,兼容性好。
根据上述记载,在本系统中区块链的包括区块头和区块体,其中区块头结构如下:区块链的区块头选择H264视频流中的SEI帧。其中,SEI帧是H264中的自定义帧,可由用户自定义数据,加入SEI帧不会破坏H264视频流的完整性。本系统可以使用SEI帧作为区块链的区块头部分。一个SEI帧分为NALU header部分和NALU data部分;NALU header部分需要符合H264协议的规定,其中的nalu type字段需要填写为6,NALU data部分是可自定义的。如图2所示,本申请实施例在SEI帧的NALU data部分定义了2个数据结构,一个是“上一个区块链的哈希值”,另一个是“数据哈希”。“上一个区块链的哈希值”是对上一个区块链整体做SHA256计算得出,若此时是第一个区块链,则可以自定义一个创世哈希值。“数据哈希”是对本区块链的区块体中经过加密的GOP进行SHA256计算得出的哈希值。
具体地,在一示例性实施例中,H264视频流中的GOP至少包括一个I帧,且I帧包括有nalu header和slice header;根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,至少包括对I帧中的nalu header和slice header进行加密。在另一示例性实施例中,H264视频流中的GOP还包括一个或多个P帧、一个或多个B帧;且P帧、B帧均包括有nalu header和slice header;根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,还包括对P帧中的nalu header和slice header进行加密;以及对B帧中的nalu header和slice header进行加密。
其中,区块体的结构如下:区块链的区块体是由标准H264中的一个GOP加密得到。一个GOP中只包含一个I帧,可以包含一个或者多个P帧和B帧。其中,I帧、P帧、B帧都和SEI帧类似,都包含有nalu header和nalu data。且IPB帧的nalu data中还包含有一个或者多个slice(条带),每个slice都有一个slice header(条带头)和slice data(条带数据)。IPB帧携带有画面数据和画面变化量,它们的数据都被存储到slice中,其中slice header保存对slice data的定义,在slice header丢失的情况仅有slice data的情况下下,无法正常解码出视频流画面信息。本系统仅对GOP中的nalu header和slice header进行加密,既能拥有较高的安全性,对加解密的算力要求也较低,也拥有较高的实时性。整个区块体经过加密后的SHA256哈希值被存储在区块头中的“数据哈希”中。
具体地,在一示例性实施例中,作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值。其中,上一个区块的哈希值是在视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得。若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值。校验区块链时,至少包括校验SEI帧中的上一个区块的哈希值。在目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。其中,判断当前收到的区块是否是后继区块的具体过程包括:在目标客户端获取某一区块后,将其记为当前区块,并计算当前区块的哈希值;当目标客户端获取到当前区块的下一区块后,从当前区块的下一区块中取出区块头中的上一个区块的哈希值;其中,上一个区块的哈希值由视频监控服务器计算得到;比较计算出的当前区块的哈希值与取出的上一个区块的哈希值是否相同;若相同,则下一区块是当前区块的后继区块;否则,下一区块不是当前区块的后继区块。作为示例,例如:先获取到区块A,记为当前区块;然后客户端计算当前区块A的哈希值;当获取到下一个区块B时,取出区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”比较两者的值是否相同,若相同则是区块B是区块A的后继区块。其中,区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”是由服务器端(即视频监控服务器)计算的。若区块B被截取,区块A就无法收到区块B,收到的可能是再下一个区块C,用上述判断方法判断后,即可以得到区块C不是区块A的后继区块。若区块A被篡改,目标客户端计算得到的哈希值与区块B的区块头中的“上一个区块的哈希值”也会不一样。若出现哈希值校验不一致,则会导致区块链断裂,也提示网络中存在安全风险,则无法进行数据解密、解码播放。以及提示用户网络不安全,停止加密视频传输。
在另一示例性实施例中,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希。其中,数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值。校验区块链时,还包括校验SEI帧中的数据哈希。在目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。其中,对每个区块中的数据哈希值进行校验的具体过程包括:通过目标客户端依次对接收到的每一个区块进行校验;当目标客户端接收某一区块时,对该区块中的区块体进行哈希计算;将区块体中计算的数据哈希值与该区块中区块头的哈希值进行比较,判断两者是否相同;若相同,则该区块通过数据哈希的校验;若不相同,则该区块未通过数据哈希的校验。本申请实施例中,区块链的每个区块都有区块头和区块体,区块头中的“数据哈希”存储着整个区块中区块体的哈希值。当目标客户端每接受到一个区块时,会先对数据哈希进行校验。校验方法是先对区块体做哈希计算,再将计算结果与区块头中的哈希值进行比较,比较与区块头中的哈希值是否相同。数据哈希校验完成之后,再进行区块哈希的校验。若数据哈希校验结果不一致,会提示网络不安全,有风险,会停止解密、解码视频的。以及提示用户网络不安全,停止加密视频传输。
根据上述记载,在一具体实施例中,如图3所示,视频接收者在PC客户端使用非对称加密算法生成私钥和公钥。公钥发送到视频监控服务器,用于进行视频加密。私钥留在PC客户端进行解密。视频监控服务器收到公钥后,对视频流进行加密,使用H264中的SEI帧作为区块链的区块头,使用加密后的GOP作为区块链的区块体,构造出一个符合H264视频流标准的区块链;并将构造的区块链发送给PC客户端的视频接收者。视频接收者接收到区块链后,对区块链中每个区块中的数据哈希值进行校验,从而确认数据是否完整、被篡改等;以及在视频接收者接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。在视频接收者确认区块链的完整性与可靠性后,使用私钥对区块链中区块体的所有header进行解密,解密后即成为标准H264码率,即可解码出画面。本申请实施例中,在加密算法上,只要采用非对称加密的算法即可,例如可以使用ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)。本系统在H264中的header定义了对视频数据的封装方式,若header信息丢失,则无法进行正常解码,视频也就无法播放。本系统对区块体中的所有header进行加密,包括了nalu header和slice header。而且加密后依然符合H264视频流的标准,未经解密无法直接播放,在网络传输以及其他部分方面进行处理时,不会引起额外的异常。同时,在解码前,仅需先对码流进行解密,即可使用标准h264解码器进行播放。
综上所述,本发明提供一种基于区块链的视频加密系统,可以根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密公钥的私钥;将公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;将目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据区块头和区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至目标客户端;校验区块链,判断区块链中的数据是否被篡改;若区块链中的数据未被篡改,则使用私钥对区块链中的区块体进行解密,解码目标视频流中的画面。本系统通过提出一种私有区块链形式,可以与视频监控技术结合;通过使用区块链技术,将视频流改造为区块链,使得视频流拥有了区块链的安全性、防篡改。而且在拥有区块链不可篡改特性的同时,保留了中心化的视频监控特征,并且本系统使用的是区块链的私有链方式,并未完全去中心化,在高安全性的同时,也能进行一定的业务管理;使得更适宜视频监控行业。而且本系统仅对H264码流的header进行加密,在保证安全性的同时,对算力的消耗也较低,拥有较高的实时性;且修改后的区块链流依然符合H264协议标准,兼容性好。若将本系统应用在安防领域中,则本系统可对公安行业重点点位的监控视频流进行加密传输,即使视频流在网络中遭遇窃取,也无法解码出视频画面。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种基于区块链的视频加密方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密所述公钥的私钥;
将所述公钥发送至预设的视频监控服务器,并根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;
将所述目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据所述区块头和所述区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至所述目标客户端;
校验所述区块链,判断所述区块链中的数据是否被篡改;若所述区块链中的数据未被篡改,则使用所述私钥对区块链中的区块体进行解密,解码所述目标视频流中的画面;
作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值;其中,所述上一个区块的哈希值是在所述视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得;若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值;
校验所述区块链时,至少包括校验所述SEI帧中的上一个区块的哈希值;
在所述目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从所述视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块,并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的视频加密方法,其特征在于,所述目标视频流中的GOP至少包括一个I帧,且所述I帧包括有nalu header和slice header;
根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,至少包括对所述I帧中的nalu header和slice header进行加密。
3.根据权利要求2所述的基于区块链的视频加密方法,其特征在于,所述目标视频流中的GOP还包括一个或多个P帧、一个或多个B帧;且所述P帧、所述B帧均包括有nalu header和slice header;
根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密时,还包括对所述P帧中的nalu header和slice header进行加密;以及对所述B帧中的nalu header和slice header进行加密。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的视频加密方法,其特征在于,判断当前收到的区块是否是后继区块的具体过程包括:
在所述目标客户端获取某一区块后,将其记为当前区块,并计算当前区块的哈希值;
当所述目标客户端获取到当前区块的下一区块后,从当前区块的下一区块中取出区块头中的上一个区块的哈希值;其中,上一个区块的哈希值由所述视频监控服务器计算得到;
比较计算出的当前区块的哈希值与取出的上一个区块的哈希值是否相同;若相同,则下一区块是当前区块的后继区块;否则,下一区块不是当前区块的后继区块。
5.根据权利要求1或4所述的基于区块链的视频加密方法,其特征在于,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希;其中,所述数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值;
校验所述区块链时,还包括校验所述SEI帧中的数据哈希;
在所述目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。
6.根据权利要求5所述的基于区块链的视频加密方法,其特征在于,对每个区块中的数据哈希值进行校验的具体过程包括:
通过所述目标客户端依次对接收到的每一个区块进行校验;
当所述目标客户端接收某一区块时,对该区块中的区块体进行哈希计算;
将区块体中计算的数据哈希值与该区块中区块头的哈希值进行比较,判断两者是否相同;若相同,则该区块通过数据哈希的校验;若不相同,则该区块未通过数据哈希的校验。
7.一种基于区块链的视频加密系统,其特征在于,包括有:
秘钥生成模块,用于根据非对称加密算法在目标客户端生成公钥和解密所述公钥的私钥;并将所述公钥发送至预设的视频监控服务器;
加密模块,用于根据所述公钥对一个或多个目标视频流中的GOP进行加密;
区块链传输模块,用于将所述目标视频流中的SEI帧作为区块链的区块头,加密后的GOP作为区块链的区块体;根据所述区块头和所述区块体构建区块链,并将构建的区块链发送至所述目标客户端;
校验模块,用于校验所述区块链,判断所述区块链中的数据是否被篡改;
解密模块,用于在所述区块链中的数据未被篡改时,使用所述私钥对区块链中的区块体进行解密,解码所述目标视频流中的画面;
作为区块链中区块头的SEI帧中至少包括有:上一个区块的哈希值;其中,所述上一个区块的哈希值是在所述视频监控服务器中对上一个区块链整体做SHA256计算获得;若上一个区块链为首个区块,则预先定义一个创世哈希值作为首个区块中的上一个区块的哈希值;
所述校验模块校验所述区块链时,至少包括校验所述SEI帧中的上一个区块的哈希值;
在所述目标客户端接收到区块链后,计算该区块链的哈希值;并将计算出的区块链哈希值与收到的从所述视频监控服务器发送的上一个区块的哈希值进行比较,判断当前收到的区块是否是后继区块;并根据判断结果确认收到的区块链是否被截取、被篡改。
8.根据权利要求7所述的基于区块链的视频加密系统,其特征在于,作为区块链中区块头的SEI帧中还包括有:数据哈希;其中,所述数据哈希是对本区块链的区块体中加密后的GOP进行SHA256计算获得的哈希值;
所述校验模块校验所述区块链时,还包括校验所述SEI帧中的数据哈希;
在所述目标客户端接收到区块链后,对每个区块中的数据哈希值进行校验;并根据校验结果确认收到的区块链是否完整、被篡改。
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