CN104077541A - 一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置，其中，基于多媒体数据的选择性加密方法包括接收来自数据源的多媒体数据，并对所述多媒体数据进行编码；采用预定策略从所述编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据；对所述需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据；对所述经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
Description
技术领域
本发明涉及数据加密技术领域，具体涉及一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置。
背景技术
随着多媒体技术及网络技术的发展，多媒体加密算法在保护多媒体数据方面获得越来越多的重视。尤其对于关系到军事、媒商业和政治等敏感信息的多媒体数据，采用加密算法进行保护，成为一种广泛需求。多媒体的数据加密可以应用于多媒体数据的安全存储、传输、版权保护及权限控制。
传统的数据加密算法大都针对文本数据或二进制数据，比如传统的直接加密方法将多媒体数据当做普通二进制数据，使用传统的密码算法如DES(Data Encryption Algorithm，数据加密算法)、IDEA(国际数据加密算法)或RSA等对多媒体数据进行加密。
上述方法利用了传统密码的高强度优点来满足高安全性要求，但通常具有较高的计算复杂度，运算速度慢难以满足多媒体实时性(real-time)的要求。另外，传统的数据加密算法直接应用于多媒体数据，还会改变数据格式，而多媒体数据通常需要满足数据格式不变性，因此传统的数据加密算法难以满足多媒体数据要求安全性、实时性及数据格式不变性等要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置，满足多媒体数据的安全性和实时性的要求。
依据本发明的一个方面，提供了一种基于多媒体数据的选择性加密方法，包括：
接收来自数据源的多媒体数据，并对所述多媒体数据进行编码；
采用预定策略从所述编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据；
对所述需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据；
对所述经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
依据本发明的另一个方面，提供了一种基于多媒体数据的选择性加密装置，包括：
数据接收模块，用于接收来自数据源的多媒体数据，并对所述多媒体数据进行编码；
数据选择模块，用于采用预定策略从所述编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据；
数据加密模块，用于对所述需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据；
数据解码模块，用于对所述经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
本发明提供的一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置，采用预定策略从编码过的多媒体数据中选择需要进行加密的多媒体数据，对多媒体的部分数据进行加密，减小了加密的数据量，提高了加密的效率，满足了多媒体的实时性的要求；另外，对多媒体的部分数据进行选择性的加密，也满足了多媒体数据的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种基于多媒体数据的选择性加密方法流程图；
图2为本发明实施例一的一种基于多媒体数据的选择性加密方法的框图；
图3为本发明实施例二的一种基于多媒体数据的选择性加密装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一、一种基于多媒体数据的选择性加密方法。下面结合图1和图2对本发明提供的方法进行详细说明。
图1中，S101、接收来自数据源的多媒体数据，并对该多媒体数据进行编码。
具体的，本实施例对多媒体数据的处理(包括对多媒体数据的编解码及加密)过程通常采用windows上的工具进行，因此首先需要接收来自数据源的多媒体数据，windows上的工具才能对多媒体数据进行处理。本实施例中多媒体数据主要包括音频、视频和图片等，当然，也可以包括其它形式的多媒体数据。
接收到来自数据源的多媒体数据后，windows上的工具对该多媒体数据进行编码。编码即用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，通常是将模拟数据编码成数字数据，以便于不同设备之间的数据通信传输。在本实施例中对多媒体数据的编码使之成为一种可以加密的形式，本实施例中对原始的多媒体数据进行编码可以是基于JPEG、JPEG2000和MPEG2的编码。
S102、采用预定策略从编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据。
具体的，通过上述步骤S101将原始的多媒体数据经过编码后得到编码后的多媒体数据，通常编码后的多媒体数据为二进制数字数据。为了实现对多媒体数据加密的高效性，本实施例采用对多媒体数据部分进行加密，以满足多媒体实时性的要求，因此本实施例采用预定策略从编码过的多媒体数据中选择需要进行加密的多媒体数据。
具体实现时，可以从编码过的多媒体数据中选择至少一段数据，并对该选择出来的一段数据采用预定的加密算法进行加密。比如，可以从编码过的多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据，并对该选择出来的预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密；当然也可以只对选择出来的预定长度的头部数据或预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密。再比如，可以采取一定的策略从编码过的多媒体数据中选择出若干段相同长度或不同长度的数据段，对选择出来的数据段采用预定的加密算法进行加密。
S103、对需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据。
具体的，通过上述步骤S102从编码过的多媒体数据中选择出需要进行加密的多媒体数据之后，本步骤对选择出来的多媒体数据采用预定的加密算法进行选择性加密。选择性加密算法有很多种，例如选择加密不同的帧和块、DCT(Discrete Cosine Transform,离散余弦变换)、加密DCT系数的符号和运动变量的符号、频率域数据置乱和符号加密相结合以及加密数据格式信息，本实施例采用的是选择加密不同的帧和块的方法对编码后的数据进行加密。
在上述步骤采用从编码过多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据的情况下，本步骤对选择出来的多媒体数据的预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密。
具体实现时，将预定长度的头部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密；同样将预定长度的尾部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密。
在对预定长度的头部数据的每段数据进行加密时，获取每段数据中预定义下标值对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算得到新的数据值，随后用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
在对预定长度的尾部数据的每段数据进行加密时，对每段数据进行预定义下标值的反向取值得到对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算得到新的数据值，随后用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
需要说明的是，编码后的多媒体数据以及预定义下标值均以数组的形式存储，以便于根据预定义下标值在多媒体数据中查找与下标值对应的多媒体数据。
对编码后的多媒体数据的预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据进行选择性加密的一个具体的例子：为了不因改变原始多媒体数据文件的大小而导致Goto操作难度增加，本实施例采用位运算改变指定需要加密的数据中的Byte内容的方法对原始多媒体数据文件进行加密。
首先，自定义一个数组，数组中存放有预定义的下标值(为方便下面的描述，将数组简称为下标值数组)，以便后续根据数组中的下标值对选择出来的多媒体数据进行取值。其中，以数组形式存放预定义下标值可以如下所示：
#define MAX_EN_KEY_NUM128
int Wouter_Meeussen[MAX_EN_KEY_NUM]＝{0,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,30,31,32,33,34,35,37,42,44,50,52,56,170,172,178,180,184,202,204,210,212,216,226,228,232,240,288,289,290,291,292,307,308,309,310,311,312,315,354,356,369,370,371,373,375,376,378,379,380,381,385,389,391,402,404,405,406,408,425,427,429,449,450,461,463,464,466,469,470,682,684,690,692,696,714,716,722,724,728,738,740,744,752,810,812,818,820,824,842,844,850,852,856,866,868,872,880,888,895,899,900,905,953,989,1011}；
当定义了预定义的下标值之后，提取编码后的多媒体数据的头部的100Kbyte数据和多媒体数据的尾部的100Kbyte数据，并将头部的100Kbyte数据和尾部的100Kbyte数据分割成100段，每段数据为1Kbyte。其中，对头部数据的每段数据(size＝1Kbyte)进行选择性加密可以采用如下的算法进行加密：
可以通过上述的算法对头部数据的每段数据(size＝1Kbyte)依次用下标值数组内的数字作为下标进行取值，获得需要加扰的数据值，在上述算法中对应为char c＝pStream[fByteIndex]；然后将获得的数据值与下标值数组中对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算，得到新的数据值，在上述算法中对应为c＝c^(Wouter_Meeussen[kByteIndex]％255)；最后用得到的新的数据值代替原始的数据值，在上述的算法中对应为pStream[fByteIndex]＝c，即得到加密后的数据。
同样的，对尾部数据的每段数据(size＝1Kbyte)进行选择性加密可以采用如下的算法进行加密：
可以通过上述的算法对尾部数据的每段数据(size＝1Kbyte)依次用下标值数组内的数字进行反向取值(如下标值数组的首个元素值为0，则首先取该1Kbyte数据段的最后一个字节)，在上述算法中对应为char c＝pStream[dSize-fByteIndex–1]；然后将获得的数据值与下标值数组中对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算，得到新的数据值，在上述算法中对应为c＝c^(Wouter_Meeussen[kByteIndex]％255)；最后用得到的新的数据值代替原始的数据值，在上述的算法中对应为pStream[dSize-fByteIndex-1]＝c，即得到加密后的数据。
S104、对经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
通过上述步骤对原始的多媒体数据进行了编码并进行了选择性加密，得到编码且加密后的多媒体数据，然后再次利用windows工具对编码且加密后的多媒体数据进行解码，得到加密后的多媒体数据，并将该加密后的多媒体数据上传至服务器(例如，网站服务器)，若客户端希望访问该多媒体数据，服务器将加密后的多媒体数据下发给客户端，由客户端对接收到的加密后的多媒体数据进行解密，就可以得到原始的多媒体数据。需要说明的是，客户端接收到的加密后的多媒体数据与原始的多媒体数据的文件大小没有发生变化，避免了因加密而改变原始数据的大小导致Goto操作难度加大。
上述实施例一对本发明提供的一种基于多媒体数据的选择性加密方法进行了详细的介绍，为了更深入了解本发明提供的方法，下面对本发明提供的发明的整个流程进行介绍。
图2中，明文数据P(即原始的多媒体数据)经过编码将原始的多媒体数据编码成二进制数据，然后采用预定策略从经过编码后的多媒体数据中选择一部分数据X，并对多媒体数据X采用密匙K进行加密，多媒体数据X加密后变成Z，而编码后的另一部分多媒体数据Y没有进行加密，保持不变,依然为Y；最后对编码及加密后的数据进行解码，得到加密后的密文C(即加密后的多媒体数据)。
实施例二、一种基于多媒体数据的选择性加密装置。下面结合图3对本发明提供的装置进行详细说明。
图3中，本发明提供的装置主要包括数据编码模块301、数据选择模块302、数据加密模块303和数据解码模块304。
其中，数据编码模块301主要用于接收来自数据源的多媒体数据，并对该多媒体数据进行编码。
本实施例对多媒体数据的处理(包括对多媒体数据的编解码及加密)过程通常采用windows上的工具进行，因此首先需要接收来自数据源的多媒体数据，windows上的工具才能对多媒体数据进行处理。本实施例中多媒体数据主要包括音频、视频和图片等，当然，也可以包括其它形式的多媒体数据。
接收到来自数据源的多媒体数据后，数据编码模块301对该多媒体数据进行编码。编码即用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，通常是将模拟数据编码成数字数据，以便于不同设备之间的数据通信传输。本实施例中数据编码模块301对原始的多媒体数据进行编码可以是基于JPEG、JPEG2000和MPEG2的编码。
数据选择模块302主要用于采用预定策略从数据编码模块301编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据。
具体的，通过上述步骤S101将原始的多媒体数据经过编码后得到编码后的多媒体数据，通常编码后的多媒体数据为二进制数字数据。为了实现对多媒体数据加密的高效性，本实施例采用对多媒体数据部分进行加密，以满足多媒体实时性的要求，因此本实施例采用预定策略从编码过的多媒体数据中选择需要进行加密的多媒体数据。
具体实现时，数据选择模块302可以从编码过的多媒体数据中选择至少一段数据，以便后续对该选择出来的一段数据采用预定的加密算法进行加密。比如，数据选择模块302可以从编码过的多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据，以便后续对该选择出来的预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密；当然也可以只对选择出来的预定长度的头部数据或预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密。再比如，数据选择模块302可以采取一定的策略从编码过的多媒体数据中选择出若干段相同长度或不同长度的数据段，后续对选择出来的数据段采用预定的加密算法进行加密。
数据加密模块303主要用于对需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据。
具体的，上述数据选择模块302从编码过的多媒体数据中选择出需要进行加密的多媒体数据之后，数据加密模块303对选择出来的多媒体数据采用预定的加密算法进行选择性加密。选择性加密算法有很多种，例如选择加密不同的帧和块、将DCT(Discrete Cosine Transform,离散余弦变换)、加密DCT系数的符号和运动变量的符号、频率域数据置乱和符号加密相结合以及加密数据格式信息，本实施例采用的是选择加密不同的帧和块的方法对编码后的数据进行加密。
在数据选择模块302采用从编码过多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据的情况下，数据加密模块303对选择出来的多媒体数据的预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据采用预定的加密算法进行加密。
具体实现时，数据加密模块303包括第一数据加密子模块，用于将预定长度的头部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密；数据加密模块303还包括第二数据加密子模块，用于将预定长度的尾部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密。
在第一数据加密子模块对预定长度的头部数据的每段数据进行加密时，获取每段数据中预定义下标值对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值模Oxff的结果进行异或运算得到新的数据值，随后用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
在第二数据加密子模块对预定长度的尾部数据的每段数据进行加密时，对每段数据进行预定义下标值的反向取值得到对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值模Oxff的结果进行异或运算得到新的数据值，随后用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
需要说明的是，编码后的多媒体数据以及预定义下标值均以数组的形式存储，以便于查找。
数据解码模块304主要用于对数据加密模块303编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
具体的，对原始的多媒体数据进行了编码并进行了选择性加密，得到编码且加密后的多媒体数据，然后再次利用windows工具对编码且加密后的多媒体数据进行解码，得到加密后的多媒体数据，并将该加密后的多媒体数据上传至服务器(例如，网站服务器)，若客户端希望访问该多媒体数据，服务器将加密后的多媒体数据下发给客户端，由客户端对接收到的加密后的多媒体数据进行解密，得到原始的多媒体数据。需要说明的是，客户端接收到的加密后的多媒体数据与原始的多媒体数据的文件大小没有发生变化，避免了因加密而改变原始数据的大小导致Goto操作难度加大。
本发明提供的一种基于多媒体数据的选择性加密方法及装置，采用预定策略从编码过的多媒体数据中选择需要进行加密的多媒体数据，对多媒体的部分数据进行加密，减小了加密的数据量，提高了加密的效率，满足了多媒体的实时性的要求；对多媒体的部分数据进行选择性的加密，也满足了多媒体数据的安全性。采用本发明提供的方法对多媒体数据进行加密，加密后的多媒体数据与加密前的多媒体数据的大小并没有发生变化，避免了因改变原始文件的大小而导致Goto操作的难度增大的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于多媒体数据的选择性加密方法，其特征在于，包括：
步骤S101、接收来自数据源的多媒体数据，并对所述多媒体数据进行编码；
步骤S102、采用预定策略从所述编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据；
步骤S103、对所述需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据；
步骤S104、对所述经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
2.如权利要求1所述的选择性加密方法，其特征在于，所述多媒体数据包括音频、视频和图片。
3.如权利要求1所述的选择性加密方法，其特征在于，所述步骤S102包括：
从编码后的多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据作为需要加密的多媒体数据。
4.如权利要求3所述的选择性加密方法，其特征在于，所述步骤S103包括：
将所述预定长度的头部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密；
将所述预定长度的尾部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密。
5.如权利要求4所述的选择性加密方法，其特征在于，将所述预定长度的头部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密包括：
获取每段数据中预定义下标值对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算得到新的数据值；
用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
6.如权利要求4所述的选择性加密方法，其特征在于，将所述预定长度的尾部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密包括：
对每段数据进行预定义下标值的反向取值得到对应的数据值，并将该数据值与对应的下标值与Oxff求模的结果进行异或运算得到新的数据值；
用新的数据值代替原始的数据值作为加密后的数据值。
7.如权利要求5或6所述的选择性加密方法，其特征在于，所述编码后的多媒体数据和预定义下标值均以数组的形式存储。
8.一种基于多媒体数据的选择性加密方法，其特征在于，包括：
数据编码模块，用于接收来自数据源的多媒体数据，并对所述多媒体数据进行编码；
数据选择模块，用于采用预定策略从所述编码过的多媒体数据中选择需要加密的多媒体数据；
数据加密模块，用于对所述需要加密的多媒体数据采用预定的加密算法进行加密，获得编码且加密后的多媒体数据；
数据解码模块，用于对所述经过编码且加密后的多媒体数据进行解码，获得加密后的多媒体数据。
9.如权利要求8所述的选择性加密装置，其特征在于，所述数据选择模块用于从编码后的多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据作为需要加密的多媒体数据具体包括：
从编码后的多媒体数据中选择预定长度的头部数据和预定长度的尾部数据作为需要加密的多媒体数据。
10.如权利要求8所述的选择性加密方法，其特征在于，数据加密模块包括：
第一数据加密子模块，用于将所述预定长度的头部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密；
第二数据加密子模块，用于将所述预定长度的尾部数据分割成预定段数的数据，对其中的每段数据采用预定的加密算法进行加密。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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