CN103957099A - 一种与水印结合的媒体加密和解密的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与水印结合的媒体加密和解密的方法，本发明在服务器侧加密媒体数据，加密后的数据发送至用户，每个用户使用不同的密钥把媒体数据解密为不同的拷贝，和每个拷贝都包含一个标识该接收器的指纹。在发送器侧，原媒体数据P用水加密加密算法E在加密密钥K的控制下加密为密码数据C。在接收器侧，该密码数据C用水解密解密算法在不同的密钥Kj(j=0,1,…,N-1)的控制下解密为不同的拷贝Pj(j=0,1,…,N-1)(N-1,N是用户数)。本发明通过选择大的加密强度获得感知上的安全性，它使该加密后的媒体数据保持无法理解；媒体数据可以用不同的密钥解密为不同的拷贝；嵌入的指纹对某些可以接受的操作是健壮的；指纹易于检测，便于检测非法发布者。

Description

一种与水印结合的媒体加密和解密的方法

技术领域

本发明属于数字权利管理DRM技术领域，具体涉及一种与水印结合的媒体加密和解密的方法。

背景技术

对于媒体发布，指纹技术是一个适当的解决方案。对于每个用户，把一个指纹(唯一的用户代码，诸如用户ID)嵌入媒体数据。因而，每个用户收到一个不同的拷贝，而该指纹标识该用户。在实践中，媒体数据除了指纹处理之外还应该加密，以便抵抗未经授权的用户。因而，应该考虑在哪里加密媒体数据、解密媒体数据或对媒体数据进行指纹处理。直觉地看来，媒体数据首先进行指纹处理，然后在服务器侧加密。然而，在这种情况下，该服务器应该为不同的用户生成不同的拷贝，而这在广播或多播环境下是要有时间成本的而且不实际。把加密操作从服务器移到用户可能是一个良好的解决方案。在这种情况下，服务器只对媒体数据加密一次，而该用户首先解密媒体数据，然后对媒体数据进行指纹处理。然而，这可能导致媒体数据从解密操作和指纹操作之间的间隙泄露。

因而，为了避免信息泄漏，联合解密和指纹嵌入是必要的。联合解密和指纹嵌入方法同时实现解密和指纹处理。直到目前为止，现有技术中，已经出现了两种类型的联合指纹嵌入和解密的算法。在这些算法中，媒体数据在服务器侧加密，并在用户侧解密为不同的拷贝。尽管这些算法可以查出非法发布者，但它们有某些缺点：

论文[P1]基于流密码，它用一个流密码加密媒体数据，并在该LSB中嵌入不同的指纹。该方案是有效的，而对信号处理(再压缩、附加噪音等)不健壮。另外，更不要说面对合谋攻击的安全性了。

论文[P2]基于部分加密，它在加密和解密中，在解密中只对一部分符号位扰乱DCT系数的符号位。该方案对信号处理健壮。然而，加密后的媒体往往是可以理解的，基于相关性的侦测降低了侦测效率，而面对合谋攻击的安全性并未得到证实。

[P1]R.Anderson and C.Manifavas,“Chamleon–A new kind of stream cipher,(一种新型的流密码)”in Lecture Notes in Computer Science,Fast Software Encryption,Springer-Verlag,1997,pp.107-113。

[P2]D.Kundur and K.Karthik,“Video fingerprinting and encryption principlesfor digital rights management,(数字权利管理用的视频指纹处理和加密原理)”Proceedings of the IEEE,Vol.92,No.6,June2004,pp.918-932。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种与水印结合的媒体加密和解密的方法。

本发明的加密方法所采用的技术方案是：一种与水印结合的媒体加密的方法，其特征在于：包括参数生成过程和媒体加密过程；

所述的参数生成过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤1-1：随机数生成；

从随机数发生器生成一个随机序列R＝r₀r₁r₂…r_2N-1，其中，0≤r_i<1,i＝0,1,…,2N-1，r_i是分数，加密密钥K为随机数发生器的输入参数；

步骤1-2：序列分割；

随机序列R分割为两个序列，R₀＝r₀r₂…r_2N-2和R₁＝r₁r₃…r_2N-1；

步骤1-3：序列量化；

R₀＝r₀r₂…r_2N-2量化为Y＝y₀y₁…y_N-₁，其中，0≤y_i<L,i＝0,1,…,N-1，y_i是整数， 表示不大于x的最大整数；

R₁＝r₁r₃…r_2N-1量化为W＝w₀w₁…w_N-1，其中，w_i＝1或0,i＝0,1,…,N-1， 表示不大于x的最大整数；

在加密密钥K和加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；

所述的媒体加密过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤2-1：针对原始媒体P进行分割；

媒体P分割为N块：P₀,P₁,…,P_N-1；

步骤2-2：从第一块开始，对每块P_i进行直方图计算、直方图置乱和直方图映射处理，得到加密块Cⁱ；

步骤2-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤2-4：媒体结合；

对于所述的N块，利用加密块C⁰,C¹,…,C^N-1,按照在步骤2-1所述的媒体分割过程结合在一起，生成加密后的媒体C。

作为优选，步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块P_i，分成两个子块A和B，A由块P_i内的全部偶数行组成，B由块P_i内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图Ha和Hb。

作为优选，步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图置乱，其具体实现过程为：对于块P_i的子块A和B的直方图Ha和Hb，在移位方向w_i和移位长度y_i的控制下通过随机移位进行置乱，置乱后的直方图分别是H_a′和H_b′；

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;}=S(H_a,1-w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;}=S(H_b,w_i,L-y_i)\end{array}\right.;$

其中，S()表示圆形移位操作，w_i表示移位方向，0-向右或1-向左，y_i表示移位长度。

作为优选，步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图映射，其具体实现过程为：将置乱后的直方图H_a′和H_b′，分别反映射到子块A和B，生成置乱后的子块A'和B'，然后，A'和B'结合在一起给出加密块Cⁱ，其中，偶数行属于该置乱后的子块A'，奇数行属于该置乱后的子块B'。

本发明的解密方法所采用的技术方案是：一种与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于，包括以下子步骤：

步骤3-1：密钥分割；

解密密钥K_j＝K||F_j分割为两个部分：加密密钥K和指纹F_j，其中，||表示连结操作，j＝0,1,…,N-1；

步骤3-2：参数生成；

在加密密钥K和预先确定的加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；

步骤3-3：指纹编码；

指纹F_j用抗合谋攻击的编码方法编码，编码后的指纹是F_j＝f_j,0f_j,1…f^j,N-1，其中，f_j,i＝0或1,i＝0,1,…,N-1；

步骤3-4：参数结合；

把移位长度Y＝y₀y₁…y_N-1和指纹F_j＝f_j,0f_j,1…f_j,N-1结合起来，并生成新的移位长度Q_j＝q_j,0q_j,1…q_j,N-1，其中， $q_{j,i}=L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}},j=\mathrm{0,1},...,N-1,i=\mathrm{0,1},...,N-1;$

步骤3-5：媒体解密；

在移位方向W和新的移位长度Q_j的控制下，把媒体数据从C解密为P_j。

作为优选，步骤3-3中所述的抗合谋攻击的编码方法为正交指纹编码方法、基于标记假定的指纹编码方法或基于组合代码的指纹编码方法。

作为优选，步骤3-5中所述的媒体解密，其具体实现包括以下子步骤：

步骤3-5-1：媒体分割，将加密后的媒体C分割为N块,C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤3-5-2：从第一块开始，对每块Cⁱ进行直方图计算、直方图反置乱和直方图映射处理，得到解密块C^j,i；

步骤3-5-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1；

步骤3-5-4：媒体组合；

对于所述的N块，利用加密块C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1,按照在步骤3-1所述的的媒体分割过程组合在一起，生成解密媒体P_j。

作为优选，步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块Cⁱ，分成两个子块A和B，A由块Cⁱ内的全部偶数行组成，B由块Cⁱ内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图H_a′和H_b′。

作为优选，步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图反置乱，其具体实现过程为：针对子块A和B的直方图H_a′和H_b′，在移位长度q_j,i和移位方向w_i的控制下，用随机移位进行反置乱，反置乱后的直方图分别为H"a和H"b：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;\&prime;}=S(H_a^{\&prime;},w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;\&prime;}=S(H_b^{\&prime;},1-w_i,q_{j,i})=S(H_b,1-w_i,L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}})\end{array}\right.,$

其中，S()表示圆形移位操作。

作为优选，步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图映射，其具体实现过程为：反置乱后的直方图H"a和H"b分别反映射到子块A和B，生成解密子块A'和B'，然后将A'和B'结合在一起，给出解密块C^j,i，其中，偶数行属于反置乱后的子块A'，而奇数行属于反置乱后的子块B'。

本发明的有益效果为：

(1)通过选择大的加密强度获得感知上的安全性，它使该加密后的媒体数据保持无法理解；

(2)该媒体数据可以用不同的密钥解密为不同的拷贝；

(3)嵌入的指纹对某些可以接受的操作，诸如附加噪音等是健壮的；

(4)指纹易于检测；

(5)指纹以抗串谋编码方法编码，这使之保持安全，以便检测非法发布者.

附图说明

图1：为发明实施例的应用框架结构图。

图2：为发明实施例的加密算法原理图。

图3：为发明实施例的加密过程参数生成流程图。

图4：为发明实施例的加密过程流程图。

图5：为发明实施例的加密过程直方图计算示例图。

图6：为发明实施例的加密过程直方图置乱示例图。

图7：为发明实施例的解密算法原理图。

图8：为发明实施例的解密过程流程图。

图9：为发明实施例的解密过程指纹提取示例图。

图10：为发明实施例的映像加密试验示例图。

图11：为发明实施例的映像加密试验对噪声的鲁棒性分析图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，为发明实施例的应用框架结构图，本实施例在服务器侧加密媒体数据，加密后的数据发送至用户，每个用户使用不同的密钥把媒体数据解密为不同的拷贝，和每个拷贝都包含一个标识该接收器的指纹(例如，用户ID)。

在发送器侧，原媒体数据P用WaterEncryption(水加密)加密算法E在加密密钥K的控制下加密为密码数据C。在接收器侧，该密码数据C用WaterDecryption(水解密)解密算法在不同的密钥K_j(j＝0,1,…,N-1)的控制下解密为不同的拷贝P_j(j＝0,1,…,N-1)(N-1,N是用户数)。该解密密钥K_j往往由两个部分组成：加密密钥K和指纹F_j(j＝0,1,…,N-1)。也就是说，K_j＝K||F_j。(||是连结操作)。不同的用户具有不同的指纹F_j，也就是说，F_j≠F_i(i≠j)。加密和解密过程可以定义为

$\left\{\begin{array}{c}C=E(P,K)\\ P_j=D(C,K_j)(j=\mathrm{0,1},...,N-1)\end{array}\right.;$

请见图2、图3、图4、图5和图6，本发明的加密方法所采用的技术方案为：一种与水印结合的媒体加密的方法，包括参数生成过程和媒体加密过程；

所述的参数生成过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤1-1：随机数生成；

从随机数发生器生成一个随机序列R＝r₀r₁r₂…r_2N-1，其中，0≤r_i<1,i＝0,1,…,2N-1，r_i是分数，加密密钥K为随机数发生器的输入参数；

步骤1-2：序列分割；

随机序列R分割为两个序列，R₀＝r₀r₂…r_2N-2和R₁＝r₁r₃…r_2N-1；

步骤1-3：序列量化；

R₀＝r₀r₂…r_2N-2量化为Y＝y₀y₁…y_N-1，其中，0≤y_i<L,i＝0,1,…,N-1，y_i是整数， 表示不大于x的最大整数；

R₁＝r₁r₃…r_2N-1量化为W＝w₀w₁…w_N-1，其中，w_i＝1或0,i＝0,1,…,N-1， 表示不大于x的最大整数；

在加密密钥K和加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；本实施例的加密密钥K是一个由128位组成的数，加密强度L是可以预先确定的大于32的数，本实施例为L＝256。

所述的媒体加密过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤2-1：针对原始媒体P进行分割；

媒体P分割为N块：P₀,P₁,…,P_N-1；以映像为例，一个映像分割为N块。该块的尺寸可以不同，但每块的大小应该不小于8*8。

步骤2-2：从第一块开始，对每块P_i进行直方图计算、直方图置乱和直方图映射处理，得到加密块Cⁱ；

对每块P_i进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块P_i，分成两个子块A和B，A由块P_i内的全部偶数行组成，B由块P_i内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图Ha和Hb。对于直方图的计算，它们分别为Ha和Hb。图5表示算出的直方图的一个示例。对于它们由一个块计算，它们具有类似的灰度频率分布，尤其是最大的频率位置。这里，最大频率的位置将用来提取嵌入的信息。

对每块P_i进行直方图置乱，其具体实现过程为：对于块P_i的子块A和B的直方图Ha和Hb，在移位方向w_i和移位长度y_i的控制下通过随机移位进行置乱，置乱后的直方图分别是H_a′和H_b′；

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;}=S(H_a,1-w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;}=S(H_b,w_i,L-y_i)\end{array}\right.;$

其中，S()表示圆形移位操作，w_i表示移位方向，0-向右或1-向左，y_i表示移位长度。以w_i＝1为例，如图6所示，Ha是用y_i步骤从左向右移位，而Hb是用L-y_i步骤从右向左移位。

对每块P_i进行直方图映射，其具体实现过程为：将置乱后的直方图H_a′和H_b′，分别反映射到子块A和B，生成置乱后的子块A'和B'，然后，A'和B'结合在一起给出加密块Cⁱ，其中，偶数行属于该置乱后的子块A'，奇数行属于该置乱后的子块B'。

步骤2-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤2-4：媒体结合；

对于所述的N块，利用加密块C⁰,C¹,…,C^N-1,按照在步骤2-1所述的媒体分割过程结合在一起，生成加密后的媒体C。

请见图7和图8，本发明的解密方法所采用的技术方案是：一种与水印结合的媒体解密的方法，包括以下子步骤：

步骤3-1：密钥分割；

解密密钥K_j＝K||F_j分割为两个部分：加密密钥K和指纹F_j，其中，||表示连结操作，j＝0,1,…,N-1；

步骤3-2：参数生成；

在加密密钥K和预先确定的加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；

步骤3-3：指纹编码；

指纹F_j用抗合谋攻击的编码方法编码，编码后的指纹是F_j＝f_j,0f_j,1…f^j,N-1，其中，f_j,i＝0或1,i＝0,1,…,N-1；抗合谋攻击的编码方法为正交指纹编码方法、基于标记假定的指纹编码方法或基于组合代码的指纹编码方法。

步骤3-4：参数结合；

把移位长度Y＝y₀y₁…y_N-1和指纹F_j＝f_j,0f_j,1…f_j,N-1结合起来，并生成新的移位长度Q_j＝q_j,0q_j,1…q_j,N-1，其中， $q_{j,i}=L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}},j=\mathrm{0,1},...,N-1,i=\mathrm{0,1},...,N-1;$

步骤3-5：媒体解密；在移位方向W和新的移位长度Q_j的控制下，把媒体数据从C解密为P_j。其具体实现包括以下子步骤：

步骤3-5-1：媒体分割，将加密后的媒体C分割为N块,C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤3-5-2：从第一块开始，对每块Cⁱ进行直方图计算、直方图反置乱和直方图映射处理，得到解密块C^j,i；

对块Cⁱ进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块Cⁱ，分成两个子块A和B，A由块Cⁱ内的全部偶数行组成，B由块Cⁱ内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图H_a′和H_b′。

对块Cⁱ进行直方图反置乱，其具体实现过程为：针对子块A和B的直方图H_a′和H_b′，在移位长度q_j,i和移位方向w_i的控制下，用随机移位进行反置乱，反置乱后的直方图分别为H"a和H"b：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;\&prime;}=S(H_a^{\&prime;},w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;\&prime;}=S(H_b^{\&prime;},1-w_i,q_{j,i})=S(H_b,1-w_i,L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}})\end{array}\right.,$

其中，S()表示圆形移位操作。

对块Cⁱ进行直方图映射，其具体实现过程为：反置乱后的直方图H"a和H"b分别反映射到子块A和B，生成解密子块A'和B'，然后将A'和B'结合在一起，给出解密块C^j,i，其中，偶数行属于反置乱后的子块A'，而奇数行属于反置乱后的子块B'。

步骤3-5-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1；

步骤3-5-4：媒体组合；

对于所述的N块，利用加密块C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1,按照在步骤3-1所述的的媒体分割过程组合在一起，生成解密媒体P_j。

请见图9，为发明实施例的解密过程指纹提取示例图，若解密后的媒体拷贝被发布给未经授权的用户，则可以查出该非法发布者。通过提取嵌入该媒体拷贝P_j的指纹，便可以查出该非法叛徒。该指纹提取过程类似于加密流程和解密流程所示的过程。不同的是，对于每个块只计算和比较直方图，不要求置乱处理操作。

按照公式：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;}=S(H_a,1-w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;}=S(H_b,w_i,L-y_i)\end{array}\right.$ _和

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;\&prime;}=S(H_a^{\&prime;},w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;\&prime;}=S(H_b^{\&prime;},1-w_i,q_{j,i})=S(H_b,1-w_i,L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}})\end{array}\right.$

可以求出：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;\&prime;}=S(H_a^{\&prime;},w_i,y_i)=S(S(H_a,1-w_i,y_i),w_i,y_i)=H_a\\ H_b^{\&prime;\&prime;}=S(S(H_b,w_i,L-y_i),1-w_i,L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}})=S(H_b,1-w_i,{(-1)}^{f_{j,i}})\end{array}\right.;$

于是H"a与Ha相同，而H"b略微不同于Hb。这意味着，该解密媒体拷贝稍微不同于原拷贝。而差异用该指纹确定。考虑Ha一般类似于Hb，通过比较H"a与H"b，可以检测出直方图中最大频率位置的差异，并因而可以提取指纹位f_j,i。例如，若w_i＝0，则直方图和求出的指纹如图9所示。这里，f_j,i＝x意味着该指纹位f_j,i不能确定。

请见图10，为发明实施例的映像加密试验示例图。请见图11，为发明实施例的映像加密试验对噪声的鲁棒性分析图。映像图10(a)用所建议的WaterEncryption(水加密)算法加密。加密后的映像图10(b)感知上无法理解，而解密和指纹处理后的拷贝图10(c)和图10(d)是高质量的。图10(c)包含指纹“100000”，而图10(d)包含指纹“010000”。平均拷贝图10(e)包含指纹“xx0000”，表示被两个用户：1和2串谋的拷贝。这里，“x”表示该指纹位无法确定，因为在拷贝1和拷贝2之间求平均。图11表示该指纹面对噪音的健壮性。可以看到的，本发明的方案比Chamleon方案更健壮。

本发明可以应用于：

(1)发送器想要把媒体数据发送至接收器。WaterEncryption(水印加密)可以用来加密媒体数据，而WaterDecryption(水印解密)可以用来解密媒体数据。加密密钥可以与解密密钥相同。

(2)公司需要把某些影像(诸如医疗影像)、mp3音频或视频发送给已注册的用户。为了防止该用户发布该收到的数据，该公司把一个唯一的代码嵌入该映像或音频，并为不同的用户产生不同的拷贝。于是，在该拷贝中该唯一的代码确定非法发布者。在这种情况下，WaterEncryption(水印加密)用来在加密密钥的控制下加密媒体数据，而WaterDecryption(水印解密)用来在不同的密钥控制下解密该媒体数据。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种与水印结合的媒体加密的方法，其特征在于：包括参数生成过程和媒体加密过程；所述的参数生成过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤1-1：随机数生成；

从随机数发生器生成一个随机序列R＝r₀r₁r₂…r_2N-1，其中，0≤r_i<1,i＝0,1,…,2N-1，r_i是分数，加密密钥K为随机数发生器的输入参数；

步骤1-2：序列分割；

随机序列R分割为两个序列，R₀＝r₀r₂…r_2N-2和R₁＝r₁r₃…r_2N-1；

步骤1-3：序列量化；

R₀＝r₀r₂…r_2N-2量化为Y＝y₀y₁…y_N-1，其中，0≤y_i<L,i＝0,1,…,N-1，y_i是整数， 表示不大于x的最大整数；

R₁＝r₁r₃…r_2N-1量化为W＝w₀w₁…w_N-1，其中，w_i＝1或0,i＝0,1,…,N-1， 表示不大于x的最大整数；

在加密密钥K和加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；

所述的媒体加密过程，具体实现包括以下子步骤：

步骤2-1：针对原始媒体P进行分割；

媒体P分割为N块：P₀,P₁,…,P_N-1；

步骤2-2：从第一块开始，对每块P_i进行直方图计算、直方图置乱和直方图映射处理，得到加密块Cⁱ；

步骤2-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤2-4：媒体结合；

对于所述的N块，利用加密块C⁰,C¹,…,C^N-1,按照在步骤2-1所述的媒体分割过程结合在一起，生成加密后的媒体C。

2.根据权利要求1所述的与水印结合的媒体加密的方法，其特征在于：步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块P_i，分成两个子块A和B，A由块P_i内的全部偶数行组成，B由块P_i内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图Ha和Hb。

3.根据权利要求2所述的与水印结合的媒体加密的方法，其特征在于：步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图置乱，其具体实现过程为：对于块P_i的子块A和B的直方图Ha和Hb，在移位方向w_i和移位长度y_i的控制下通过随机移位进行置乱，置乱后的直方图分别是H_a′和H_b′；

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;}=S(H_a,1-w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;}=S(H_b,w_i\text{,L-}{y}_i)\end{array}\right.;$

其中，S()表示圆形移位操作，w_i表示移位方向，0-向右或1-向左，y_i表示移位长度。

4.根据权利要求3所述的与水印结合的媒体加密的方法，其特征在于：步骤2-2中所述的对每块P_i进行直方图映射，其具体实现过程为：将置乱后的直方图H_a′和H_b′，分别反映射到子块A和B，生成置乱后的子块A'和B'，然后，A'和B'结合在一起给出加密块Cⁱ，其中，偶数行属于该置乱后的子块A'，奇数行属于该置乱后的子块B'。

5.一种与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于，包括以下子步骤：

步骤3-1：密钥分割；

解密密钥K_j＝K||F_j分割为两个部分：加密密钥K和指纹F_j，其中，||表示连结操作，j＝0,1,…,N-1；

步骤3-2：参数生成；

在加密密钥K和预先确定的加密长度L的控制下，参数生成过程生成两个参数：移位长度Y和移位方向W；

步骤3-3：指纹编码；

指纹F_j用抗合谋攻击的编码方法编码，编码后的指纹是F_j＝f_j,0f_j,1…f^j,N-1，其中，f_j,i＝0或1,i＝0,1,…,N-1；

步骤3-4：参数结合；

把移位长度Y＝y₀y₁…y_N-1和指纹F_j＝f_j,0f_j,1…f_j,N-1结合起来，并生成新的移位长度Q_j＝q_j,0q_j,1…q_j,N-1，其中， $q_{j,i}=L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}},j=\mathrm{0,1},...,N-1,i=\mathrm{0,1},...,N-1;$

步骤3-5：媒体解密；

在移位方向W和新的移位长度Q_j的控制下，把媒体数据从C解密为P_j。

6.根据权利要求5所述的与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于：步骤3-3中所述的抗合谋攻击的编码方法为正交指纹编码方法、基于标记假定的指纹编码方法或基于组合代码的指纹编码方法。

7.根据权利要求5所述的与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于：步骤3-5中所述的媒体解密，其具体实现包括以下子步骤：

步骤3-5-1：媒体分割，将加密后的媒体C分割为N块,C⁰,C¹,…,C^N-1；

步骤3-5-2：从第一块开始，对每块Cⁱ进行直方图计算、直方图反置乱和直方图映射处理，得到解密块C^j,i；

步骤3-5-3：叠代N次之后，生成N个加密块为C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1；

步骤3-5-4：媒体组合；

对于所述的N块，利用加密块C^j,0,C^j,1,…,C^j,N-1,按照在步骤3-1所述的的媒体分割过程组合在一起，生成解密媒体P_j。

8.根据权利要求7所述的与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于：步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图计算，其具体实现过程为：对于块Cⁱ，分成两个子块A和B，A由块Cⁱ内的全部偶数行组成，B由块Cⁱ内全部奇数行组成，分别计算子块A和B的直方图H_a′和H_b′。

9.根据权利要求8所述的与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于：步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图反置乱，其具体实现过程为：针对子块A和B的直方图H_a′和H_b′，在移位长度q_j,_i和移位方向w_i的控制下，用随机移位进行反置乱，反置乱后的直方图分别为H"a和H"b：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_a^{\&prime;\&prime;}=S(H_a^{\&prime;},w_i,y_i)\\ H_b^{\&prime;\&prime;}=S(H_b^{\&prime;},1-w_i,q_{j,i})=S(H_b,1-w_i,L-y_i+{(-1)}^{f_{j,i}})\end{array}\right.,$

其中，S()表示圆形移位操作。

10.根据权利要求9所述的与水印结合的媒体解密的方法，其特征在于：步骤3-5-2所述的对块Cⁱ进行直方图映射，其具体实现过程为：反置乱后的直方图H"a和H"b分别反映射到子块A和B，生成解密子块A'和B'，然后将A'和B'结合在一起，给出解密块C^j,i，其中，偶数行属于反置乱后的子块A'，而奇数行属于反置乱后的子块B'。