CN102255886A - 一种流媒体点播系统的加密和解密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种对点播流媒体文件进行的分片加密和分片解密方法，该分片加密方法为：分片加密器对媒体文件进行固定大小的分片并为每个分片产生一个内容密钥和一个密钥随机数，加密分片器根据分片的内容密钥、密钥随机数和预先设置的密钥导出函数计算分片密钥，并使用该分片密钥对当前分片进行加密。并将密钥随机数嵌入分片中。该解密方法为：客户端接收到内容密钥、第一个分片的密钥随机数和预先设置的密钥导出函数计算第一个分片密钥并解密分片，提取下一个分片的密钥随机数再计算出下一个分片的解密密钥。本发明将媒体文件进行分片，并对每个分片使用不用的密钥进行加密，并且密钥必须经过内容密钥、密钥随机数和预置的密钥导出函数才能计算得到。
Description
技术领域
本发明是一种媒体文件传输过程中的加密和解密方法。主要是用于解决流媒体点播系统中的加密和解密问题。
背景技术
随着现代网络技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从文字信息到视频、音频信息，而对于数据量很大的视频、音频信息，用户不得不为等待传播这些数据而花费大量时间，而流媒体技术就是为了解决这个问题才应运而生的。
流媒体技术是近几年兴起的一种多媒体在线播放技术，该技术采用流式传输方式在网络上传输和播放流媒体数据。流媒体技术的一个最大的好处是用户不需要花费很长时间将多媒体文件全部下载到本地后才能播放，而仅需丌辟一个大小适宜的缓冲去，将起始几秒或几十秒的数据先下载到这个缓冲区中就可以丌始播放，后面收到的数据会源源不断输入到该缓冲区，从而维持播放的连续性，用户也不需要将媒体数据保存在本地硬盘上，而是直接存储在内存中，播放完的多媒体数据可以直接被删除。因此流媒体播放器通常只是在开始时有一些时延，之后便可以连续播放。而随着通信技术的日趋发展，流媒体技术是的用户在较低带宽下也能欣赏高质量的音视频节目。因此流媒体技术应用于很广，特别是视频直播、视频点播和实时电话会议。
现有的流媒体加密方法，压缩编码后对媒体文件进行加密，当服务器端接收来自客户端的播放请求后就将加密后的媒体文件发给客户端，并把解密密钥也发给客户端，客户端再进行解密。在现有技术中，分片加密器对点播流媒体文件进行加密时，只是通过一个内容密钥来对媒体文件进行加密，并且在整个过程中，该内容密钥始终保持不变，因此加密比较简单，大大降低了点播流媒体文件的安全性，相应的客户端用收到的内容密钥对媒体文件进行解密并播放，一旦其他用户获得了密钥后就能对整个媒体文件进行播放，大大降低了对点播流媒体文件的安全性。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种对点播流媒体文件进行分片加密的方法以及一种对点播流媒体文件进行分片解密的方法，以提高点播流媒体文件的安全性。
技术方案：本发明是一种流媒体点播系统中的一种分片加密和分片解密方法，通过实现一种对媒体文件的分片加密和分片解密来实现上述目的。
流媒体点播系统的加密方法包括以下步骤：
A.分片加密器获取原始媒体文件进行分片，并获取分片信息；所述的分片加密器从节目源获取点播流媒体文件，并按固定的大小对媒体文件进行分片，固定大小为后面发送数据包的整数倍；
B.分片加密器根据分片信息获取密钥随机数序列、内容密钥序列；所述的分片加密器获得当前加密随机数序列的步骤包括：分片加密器对媒体文件进行分片后，获得分片的个数为N，分片加密器产生N个密钥随机数，构成密钥随机数序列，并对密钥随机数序列设置一个更新周期；分片加密器将所产生的内容密钥序列和密钥随机数序列发送至认证中心；所述密钥随机数序列的更新周期根据点播频率来设置，初始值固定设置为一段时间；
C.分片加密器根据当前的密钥随机数序列、内容密钥序列和预先设置的密钥导出函数计算每个分片的分片加密密钥，在每个分片最后加入将对下一分片加密所用到的密钥随机数，然后用分片加密密钥对每一个分片进行加密；
分片加密器获得当前内容密钥序列的步骤包括：分片加密器对媒体文件进行分片后，获得分片的个数为N，分片加密器从N个分片中获得N个内容密钥的内容密钥序列；
D、认证中心接收到客户端发来的点播请求后，判断客户端是否有点播权限，如果没有则提示客户端购买点播放权限，如果有就将内容密钥序列和第一个分片的密钥随机数发往客户端；
E、客户端从认证中心收到的内容密钥序列和密钥随机数，根据预先设置的密钥导出函数计算出第一个分片的解密密钥；
F、客户端得到第一个分片解密密钥后向点播服务器发送点播请求；
G、点播服务器收到点播请求后从第一个分片开始向客户端发送流媒体文件；
H、客户端接收流媒体文件，并用当前解密密钥对流媒体文件进行解密，解密后获得媒体内容并从中提取下一个分片的密钥随机数，计算下一分片的解密密钥；
在步骤B中，分片加密器所产生并发送至认证中心的内容密钥序列是分别为N个分片的内容密钥。
在步骤C中，所述分片加密器根据当前的密钥随机数序列、内容密钥序列和预先设置的密钥导出函数计算每个分片的分片加密密钥的步骤包括，分片加密器依次从所产生的N个内容密钥中选择一个内容密钥，依次从N个的密钥随机数序列中选择一个密钥随机数，根据预先设置的密钥导出算法计算当前分片的加密密钥。
所述步骤C进一步包括：分片加密器从密钥随机数序列第二个密钥随机数开始，依次将密钥随机数插在分片的最后，也就是当前分片插入的是下一个分片加密时所用到的密钥随机数，第一个分片插入的是第二密钥随机数，依次类推，最后一个分片插入空的密钥随机数。
在步骤H中，客户端从媒体内容中提取下一个分片的密钥随机数。
所述步骤H中，客户端计算下一分片的解密密钥的步骤包括：客户端获得密钥随机数后，提取内容密钥序列中的下一个内容密钥，根据预先设置的密钥导出算法计算出下一分片的解密密钥。
应用于所述流媒体点播系统的加密方法的解密方法包括以下步骤：
I.认证中心接受到客户端的点播请求后，判断用户是否有点播权限，如果没有就提示购买权限，如果有就将分片加密器发来的媒体文件的内容密钥序列和密钥随机数序列的第一个密钥随机数发送给客户端；
J.用户终端从认证中心接收到内容密钥序列和一个分片的密钥随机数后，根据预先设置的密钥导出函数计算出分片的解密密钥，然后向点播服务器发送点播请求；
K.点播服务收到点播请求后，从第一个加密分片开始向客户端发送流媒体文件的加密分片；
L.客户端根据获得的分片解密密钥，对收到的流媒体文件进行解密。
在步骤I.中，用户终端从认证中心接收到的内容密钥序列和一个分片的密钥随机数是分片加密器发给认证中心的密钥随机数序列的第一个密钥随机数，也就是第一个分片的密钥随机数，内容密钥序列是分片加密器发往认证中心的内容密钥序列。
在步骤J中，所述客户端根据预先设置的密钥导出函数计算出分片的解密密钥的步骤包括：客户端根据收到的密钥随机数，依次从内容密钥中提取一个内容密钥，然后根据预先设置好的密钥导出函数计算出一个分片的解密密钥。
在步骤K中，点播服务收到点播请求后，从第一个加密分片开始向客户端发送流媒体文件的加密分片，客户端接收到流媒体文件，并用解密密钥进行解密，然后提取出下一分片的密钥随机数，客户端在内容密钥序列中提取下一个内容密钥，根据预先设置的密钥导出函数计算出下一分片的解密密钥，对下一个分片接收时进行解密。
有益效果：本发明方法具有以下优点：
1、本发明在对流媒体文件进行加密时所使用的密钥是通过分片加密器所产生的密钥随机数、内容密钥和一个密钥导出函数计算出来的，因此提高了获取密钥的难度，提高对点播流媒体文件进行加密的安全性。
2、在本发明中，将媒体文件分为固定大小的分片，分片加密器使用不同的加密密钥对每一个分片进行加密，都是对同样大小的数据进行加密，但是，每个分片使用不同的加密密钥，提高了加密难度，也增加了解密难度。
3、在本发明在对流媒体文件进行解密时所使用的解密密钥是通过一个内容密钥、一个密钥随机数和一个预先设置好的密钥导出函数计算出来的，因此，提高了获取解密密钥的难度，因此提高了对点播流媒体文件进行解密时的安全性。
4、在本发明中分片加密器和认证服务器之际，内容密钥序列和密钥随机数序列是通过安全信道传送的，可以保证内容密钥序列和密钥随机数序列不被截获，而认证服务器和客户端之间是通过公钥机制来进行内容密钥序列和密钥随机数序列的发送的，可以保证内容密钥序列和密钥随机数序列在传送信道中的安全性。
在本发明中，内容密钥序列和密钥随机数序列是有更新周期的，当到达更新周期时，分片加密器重新对媒体文件进行加密，内容密钥序列和密钥随机数序列就会更新。这样可以保证密钥的新鲜，提高密钥获取的难度，因此可以提高流媒体文件解密的安全性。
附图说明
图1是DRM系统的结构示意图。
图2是本发明采用DRM技术对媒体文件进行分片加密的流程。
图3是本发明采用DRM技术对媒体文件和媒体文件信息进行分发流程图。
图4是本发明采用DRM技术对点播流媒体进行播放的流程。
具体实施方式
本发明提出了一种对点播流媒体文件进行加密的方法，其核心思想是：分片加密器对媒体文件进行固定大小的分片并为分个分片产生一个内容密钥和一个密钥随机数，加密分片器根据分片的内容密钥、密钥随机数和预先设置的密钥导出函数计算分片密钥，并使用该分片密钥对当前分片进行加密。并将密钥随机数嵌入分片中。
本发明相应还提出了一种对点播流媒体文件进行解密的方法，其核心思想是：客户端接收到内容密钥、第一个分片的密钥随机数和预先设置的密钥导出函数计算第一个分片密钥并解密分片，提取下一个分片的密钥随机数再计算出下一个分片的解密密钥。
在本发明中，媒体被分成多个分片，每个分片都需要相应的密钥随机数、内容密钥和预先设置的密钥导出函数才能计算出解密密钥，才能对每个分片进行播放，而不是只有一个解密密钥，因此可以提高媒体文件的安全性。
为使本发明的目的、技术方案更清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
图1是DRM系统的结构示意图。
图2是对媒体文件进行分片加密的流程
步骤21：原媒体文件服务器向分片加密器发送加密请求，并发送媒体文件和媒体文件标识。
步骤22：分片加密器接收到加密请求后，接收原媒体文件服务器发送来的媒体文件和媒体文件标识，然后对媒体文件根据固定大小进行分片，媒体文件比固定大小小时，分片完成为1个分片，媒体文件比固定大小大时产生N个分片。
步骤23：分片加密器根据分片个数N随机产生N个分片的N个内容密钥和N个密钥随机数
步骤24：分片加密器根据N个内容密钥、N个密钥随机数和预先设置好的密钥导出函数计算出N个分片密钥。
步骤25：分片加密器将密钥随机数插入每个分片的前面，插入方法为下第一个分片插入第二个分片的密钥随机数，以此类推，最后一个分片插入为空。
步骤26：分片加密器用N个分片密钥分别对N个分片进行对称加密。
步骤27：加密完成后，分片加密器将媒体文件标识、N个密钥随机数和N个内容密钥发送至认证服务器，将媒体文件标识和加密后的N个分片发送至点播服务器。
至此，分片加密器完成了对媒体文件的加密
图3是对媒体文件和媒体文件信息进行分发流程图
步骤31：分片加密器将媒体信息、媒体文件标识、N个密钥随机数和N个内容密钥发送至认证服务器。
步骤32：认证服务器接收分片加密器发送来的媒体文件信息、媒体文件标识、N个密钥随机数和N个内容密钥。
步骤33：认证服务器根据内容密钥和媒体文件标识产生节目列表。
步骤34认证服务器将节目列表发送至节目服务器，节目服务器更新节目列表。
至此，分片加密器完成了对媒体文件和媒体文件信息的分发。
图4是对点播流媒体进行播放的流程。
步骤41：客户端从节目服务器查询节目，然后点播自己喜欢的节目，客户端从节目服务器获取需要点播的节目的媒体标识，并向认证服务器发送该媒体标识进行点播。
步骤42：认证服务器收到点播请求，然后判断该客户是否有对该媒体文件点播的权限，如果客户端没有权限则进去步骤3，否则进入步骤4
步骤43：认证服务器拒绝客户端的点播请求，提示客户端购买权限，客户端只要通过购买权限才可以继续向认证服务器进行点播请求。
步骤44：客户端获取了对该节目的点插权限，认证服务器根据媒体标识获取该节目的N个密钥随机数和N个内容密钥，将N个内容密钥和第一密钥随机数发送给客户端。
步骤45：客户端接收该节目的N个内容密钥和一个密钥随机数保存在本地，保存方式是媒体文件标识和N个内容密钥、一个密钥随机数一一对应。
步骤46：客户端根据第一个内容密钥、密钥随机数和预先设置的密钥导出函数计算出一个分片密钥，这个分片密钥是第一个分片的分片密钥。
步骤47：客户端得到第一个分片密钥后向点播服务器发送媒体标识进行点播请求。
步骤48：点播服务器收到客户端发送来的媒体标识，根据媒体标识查询该媒体标识对于的分片媒体文件，然后依次发送分片媒体文件。
步骤49：客户端接收媒体文件
至此，客户端完成了对媒体文件的解密并对媒体文件进行播放。
Claims (10)
1.一种流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.分片加密器获取原始媒体文件进行分片，并获取分片信息；所述的分片加密器从节目源获取点播流媒体文件，并按固定的大小对媒体文件进行分片，固定大小为后面发送数据包的整数倍；
B.分片加密器根据分片信息获取密钥随机数序列、内容密钥序列；所述的分片加密器获得当前加密随机数序列的步骤包括：分片加密器对媒体文件进行分片后，获得分片的个数为N，分片加密器产生N个密钥随机数，构成密钥随机数序列，并对密钥随机数序列设置一个更新周期；分片加密器将所产生的内容密钥序列和密钥随机数序列发送至认证中心；所述密钥随机数序列的更新周期根据点播频率来设置，初始值固定设置为一段时间；
C.分片加密器根据当前的密钥随机数序列、内容密钥序列和预先设置的密钥导出函数计算每个分片的分片加密密钥，在每个分片最后加入将对下一分片加密所用到的密钥随机数，然后用分片加密密钥对每一个分片进行加密；
分片加密器获得当前内容密钥序列的步骤包括：分片加密器对媒体文件进行分片后，获得分片的个数为N，分片加密器从N个分片中获得N个内容密钥的内容密钥序列；
D、认证中心接收到客户端发来的点播请求后，判断客户端是否有点播权限，如果没有则提示客户端购买点播放权限，如果有就将内容密钥序列和第一个分片的密钥随机数发往客户端；
E、客户端从认证中心收到的内容密钥序列和密钥随机数，根据预先设置的密钥导出函数计算出第一个分片的解密密钥；
F、客户端得到第一个分片解密密钥后向点播服务器发送点播请求；
G、点播服务器收到点播请求后从第一个分片丌始向客户端发送流媒体文件；
H、客户端接收流媒体文件，并用当前解密密钥对流媒体文件进行解密，解密后获得媒体内容并从中提取下一个分片的密钥随机数，计算下一分片的解密密钥；
2.根据权利要求1所述的流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，在步骤B中，分片加密器所产生并发送至认证中心的内容密钥序列是分别为N个分片的内容密钥。
3.根据权利要求1所述的流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，在步骤C中，所述分片加密器根据当前的密钥随机数序列、内容密钥序列和预先设置的密钥导出函数计算每个分片的分片加密密钥的步骤包括，分片加密器依次从所产生的N个内容密钥中选择一个内容密钥，依次从N个的密钥随机数序列中选择一个密钥随机数，根据预先设置的密钥导出算法计算当前分片的加密密钥。
4.根据权利要求1所述的流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：分片加密器从密钥随机数序列第二个密钥随机数丌始，依次将密钥随机数插在分片的最后，也就是当前分片插入的是下一个分片加密时所用到的密钥随机数，第一个分片插入的是第二密钥随机数，依次类推，最后一个分片插入空的密钥随机数。
5.根据权利要求1所述的流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，在步骤H中，客户端从媒体内容中提取下一个分片的密钥随机数。
6.根据权利要求1所述的流媒体点播系统的加密方法，其特征在于，所述步骤H中，客户端计算下一分片的解密密钥的步骤包括：客户端获得密钥随机数后，提取内容密钥序列中的下一个内容密钥，根据预先设置的密钥导出算法计算出下一分片的解密密钥。
7.一种应用于权利要求1所述流媒体点播系统的加密方法的解密方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
I.认证中心接受到客户端的点播请求后，判断用户是否有点播权限，如果没有就提示购买权限，如果有就将分片加密器发来的媒体文件的内容密钥序列和密钥随机数序列的第一个密钥随机数发送给客户端；
J.用户终端从认证中心接收到内容密钥序列和一个分片的密钥随机数后，根据预先设置的密钥导出函数计算出分片的解密密钥，然后向点播服务器发送点播请求；
K.点播服务收到点播请求后，从第一个加密分片丌始向客户端发送流媒体文件的加密分片；
L.客户端根据获得的分片解密密钥，对收到的流媒体文件进行解密。
8.根据权利要求7所述的流媒体点播系统的解密方法，其特征在于，在步骤I.中，用户终端从认证中心接收到的内容密钥序列和一个分片的密钥随机数是分片加密器发给认证中心的密钥随机数序列的第一个密钥随机数，也就是第一个分片的密钥随机数，内容密钥序列是分片加密器发往认证中心的内容密钥序列。
9.根据权利要求7所述的流媒体点播系统的解密方法，其特征在于，在步骤J中，所述客户端根据预先设置的密钥导出函数计算出分片的解密密钥的步骤包括：客户端根据收到的密钥随机数，依次从内容密钥中提取一个内容密钥，然后根据预先设置好的密钥导出函数计算出一个分片的解密密钥。
10.根据权利要求7所述的流媒体点播系统的解密方法，其特征在于，在步骤K中，点播服务收到点播请求后，从第一个加密分片丌始向客户端发送流媒体文件的加密分片，客户端接收到流媒体文件，并用解密密钥进行解密，然后提取出下一分片的密钥随机数，客户端在内容密钥序列中提取下一个内容密钥，根据预先设置的密钥导出函数计算出下一分片的解密密钥，对下一个分片接收时进行解密。
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