CN109743592B - 基于二维密码本的实时码流加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维密码本的实时码流加密方法，涉及码流加密技术领域。本发明包括如下步骤：在原始码流的头部和尾部分别添加H密码本和T密码本,计算加密密钥K，根据码流类型得到加密长度L，使用密钥K对长度为L的码流进行加密运算，最终输出的数据为H密码本加长度为L′的加密码流加剩余的未加密码流加T密码本。本发明通过使用H密码本保存随机密钥信息和T密码本中密钥位置的位置信息，使用T密码本保存H密码本中密钥的位置信息，形成一个互相保护的二维密码本，同时根据不同类型码流的特性，对关键部分的数据进行加密，确保了码流在传输当中的实时性，提高了码流在传输当中的安全性。

Description

基于二维密码本的实时码流加密方法

技术领域

本发明属于码流加密技术领域，特别是涉及一种基于二维密码本的实时码流加密方法。

背景技术

随着移动互联网和多媒体技术的迅猛发展，视频、音频、图片、文本和定位等多媒体信息的获取与传播变得越来越容易；与此同时，视频监控、视频会议和视频点播等系统也得到了广泛的应用。如何保证这些系统上传输的多媒体信息的安全性、保密性和可靠性，已成为用户非常迫切的需求。

常用的保证网络传输安全的加密方法主要包括硬件加密和软件加密。硬件加密的主要特点是抗解密强度高、加密速度快、稳定性好，但不够灵活、不易升级和修改、成本较高。软件加密的主要特点是可移植性和灵活性好、易使用、易升级，但效率较低、抗解密强度不高。在视频监控等系统中，出于维护方便和节省成本等各种考虑，一般采用软件加密的方法。常规的软件加密方法主要有如下缺点：

一是将加密密钥固化在软件代码里，且传输的所有码流均使用这个密钥进行加密，当黑客破解了软件并获取密钥后，码流就能被解密恢复；

二是使用同一个加密算法对所有码流进行加密，没有考虑到不同类型的码流的特点，比如视频码流，由于数据量较大，如果对所有视频数据都进行加密，必然会影响视频图像的实时性和流畅性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于二维密码本的实时码流加密方法，通过使用H密码本保存随机密钥信息和T密码本中密钥位置的位置信息，使用T密码本保存H密码本中密钥的位置信息，从而形成一个互相保护的二维密码本，并能够根据不同类型的码流特性对关键部分数据进行加密，解决了现有的数据加密的安全性不足以及加密视频图像耗费资源的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于二维密码本的实时码流加密方法，包括如下步骤：

步骤S01：在原始码流的头部和尾部分别添加M个和N个字节的随机数据，并将头部的数据记为H密码本，尾部的数据记为T密码本；

步骤S02：取出H密码本的第M₀、M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆、M₇字节处的数据，并将这8个数据分别记为P₀、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇；

步骤S03：将待加密的码流数据的长度记为L，并写入H密码本的第N₀、N₁字节处；

步骤S04：取出T密码本的第P₀至P₇处的随机数据，分别记为Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇，并带入函数R_i进行运算：

R_i＝f(Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇)；

其中，i的取值范围为0≤i≤7，

步骤S05：取出H密码本的第R₀至R₇处的随机数据，分别记为K₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇，并将K₀至K₇作为加密密钥K；

步骤S06：对码流头部长度为L的数据进行算法加密，获取长度为L′的加密数据，并将长度L′写入H密码本的第N₂、N₃字节处，即：

最终输出数据＝H密码本+长度为L′的加密码流+剩余的未加密码流+T密码本。

优选地，所述步骤S01中，原始码流包括视频码流、音频码流、图片码流、文本码流和定位码流；其中，所述视频码流和图片码流的加密长度均取码流的前若干字节，视频码流和图片码流只需对影响图像和图片重建的关键数据进行加密即可，能够节约资源，提高数据处理效率；所述音频码流、文本码流和定位码流均对整个码流进行加密，音频码流、文本码流和定位码流的数据量较小，因此对整个码流进行加密，提高加密的安全等级。

优选地，所述步骤S04中，函数R_i的具体算法如下：

当i＝0时，R₀＝Q₄；

当i＝1时，R₁＝Q₆；

当i＝2时，

当i＝3时，

当i＝4时，

当i＝5时，R₅＝(Q₀+2*Q₃+5*Q₇-2*Q₂-4*Q₅)％256；

当i＝6时，R₆＝(Q₁+3*Q₆-2*Q₀-2*Q₄)％256；

当i＝7时，R₇＝(Q₅+Q₇+3*Q₂-2*Q₃-2*Q₆)％256。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过使用H密码本保存随机密钥信息和T密码本中密钥位置的位置信息，使用T密码本保存H密码本中密钥的位置信息，形成一个互相保护的二维密码本，同时根据不同类型码流的特性，对关键部分的数据进行加密，确保了码流在传输当中的实时性，提高了码流在传输当中的安全性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于二维密码本的实时码流加密方法步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于二维密码本的实时码流加密方法，包括如下步骤：

步骤S01：在原始码流的头部和尾部分别添加256个字节的随机数据，并将头部的数据记为H密码本，尾部的数据记为T密码本；

步骤S02：取出H密码本的第8、29、73、116、164、177、205、238字节处的数据，并将这8个数据分别记为P₀、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇；

步骤S03：根据码流类型的不同，将待加密的码流数据的长度记为L(0≤L≤65535)，并写入H密码本的第56、139字节处；

步骤S04：取出T密码本的第P₀至P₇处的随机数据，分别记为Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇，并带入函数R_i进行运算：

R_i＝f(Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇)；

其中，i的取值范围为0≤i≤7，

步骤S05：取出H密码本的第R₀至R₇处的随机数据，分别记为K₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇，并将K₀至K₇作为加密密钥K；

步骤S06：对码流头部长度为L的数据采用DES算法加密，获取长度不变的加密数据，至此，整个在网络上传输的数据如下：

最终输出数据＝H密码本+长度为L的加密码流+剩余的未加密码流+T密码本。

其中，步骤S01中，原始码流包括视频码流、音频码流、图片码流、文本码流和定位码流；因为视频码流中只需对影响视频图像重建的关键数据，如宏块信息、DCT系数、量化参数、预测模式和运动矢量等进行加密，而这些关键数据，基本上位于码流的前2048个字节，所以视频码流的加密部分的长度L可取值为2048；因为音频码流编码后的音频数据不大，如：48KHz的AAC编码算法，一帧码流的大小只有几百个字节，所以可以对整个音频码流进行加密；因为图片码流中只需对影响图片重建的关键数据，如量化表、霍夫曼表等进行加密，而这些关键数据，基本上位于码流的前2048个字节，所以图片码流的加密部分的长度L可取值为2048；因为文本码流和定位码流，由于数据量较小，如：文本码流一般不超过1024个字节，定位码流仅含有经度、纬度、海拔、速度和方向等信息，一般也不超过256个字节，所以可以对整个文本码流和定位码流进行加密。

其中，步骤S04中，函数R_i的具体算法如下：

当i＝0时，R₀＝Q₄；

当i＝1时，R₁＝Q₆；

当i＝2时，

当i＝3时，

当i＝4时，

当i＝5时，R₅＝(Q₀+2*Q₃+5*Q₇-2*Q₂-4*Q₅)％256；

当i＝6时，R₆＝(Q₁+3*Q₆-2*Q₀-2*Q₄)％256；

当i＝7时，R₇＝(Q₅+Q₇+3*Q₂-2*Q₃-2*Q₆)％256。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种基于二维密码本的实时码流加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S01：在原始码流的头部和尾部分别添加M个和N个字节的随机数据，并将头部的数据记为H密码本，尾部的数据记为T密码本；

步骤S02：取出H密码本的第M₀、M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆、M₇字节处的数据，并将这8个数据分别记为P₀、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇；

步骤S03：将待加密的码流数据的长度记为L，并写入H密码本的第N₀、N₁字节处；

步骤S04：取出T密码本的第P₀至P₇处的随机数据，分别记为Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇，并带入函数f进行运算：

R_i＝f(Q₀、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇)；

其中，i的取值范围为0≤i≤7，

步骤S05：取出H密码本的第R₀至R₇处的随机数据，分别记为K₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇，并将K₀至K₇作为加密密钥K；

步骤S06：对码流头部长度为L的数据进行算法加密，获取长度为L′的加密数据，并将长度L′写入H密码本的第N₂、N₃字节处，即：

最终输出数据＝H密码本+长度为L′的加密码流+剩余的未加密码流+T密码本。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维密码本的实时码流加密方法，其特征在于，所述步骤S01中，原始码流包括视频码流、音频码流、图片码流、文本码流和定位码流；其中，所述视频码流和图片码流的加密长度均取码流的前若干字节；所述音频码流、文本码流和定位码流均对整个码流进行加密。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维密码本的实时码流加密方法，其特征在于，所述步骤S04中，函数R_i的具体算法如下：

当i＝0时，R₀＝Q₄；

当i＝1时，R₁＝Q₆；

当i＝2时，

当i＝3时，

当i＝4时，

当i＝5时，R₅＝(Q₀+2*Q₃+5*Q₇-2*Q₂-4*Q₅)％256；

当i＝6时，R₆＝(Q₁+3*Q₆-2*Q₀-2*Q₄)％256；

当i＝7时，R₇＝(Q₅+Q₇+3*Q₂-2*Q₃-2*Q₆)％256。

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