CN111866547B - 一种新型视频防篡改的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型视频防篡改的方法，涉及视频安全技术领域，该方法基于新型椭圆曲线的标量点乘双域Fp/Fp^2的实现方法，同时支持非对称算法的签名运算，从而用于视频流数据中的视频帧双域重签名的方法,形成对视频数据验证签名，实现视频数据被破坏后的验证签名的安全控制机制。此方法的控制机制中包含了双域下标量点乘运算，SM2/SM9双重签名实现，视频流数据帧动态嵌入等过程，核心在于使用了双域下的标量点乘实现非对称密码算法的同步执行及输出；使用SM2/SM9签名算法的控制管理，同时利用SVAC视频流中的NAL单元信息存储，避免了视频数据部分丢失或者部分篡改后的数据无法溯源的风险，有效地增强了视频数据溯源的能力及签名验证的能力。

Description

一种新型视频防篡改的方法
技术领域
本发明涉及视频加密算法技术领域，尤其涉及一种新型视频防篡改的方法。
背景技术
目前在视频加密领域主要依靠国家标准的技术要求对视频流的数据进行权限控制、指令完整性控制、视频数据溯源以及视频流加密处理，实现对摄像头数据的A/B/C三类数据管控的不同安全机制，通过对视频数据的SVAC编码的权限控制一般只是对关键帧的签名，对于网络摄像头涉及到网络数据丢包及数据突变等问题，无法完成对视频流源头的溯源及视频数据片段化后的辨伪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型视频防篡改的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型视频防篡改的方法，通过对视频进行特殊的加密解密过程，防止视频被篡改，主要包括以下步骤：
S1,获取待加密的视频流，对待加密的视频流制作双域重签名帧，通过重建视频认证帧中认证数据区NAL的双重签名信息，完成视频流认证信息的制作过程；
S2，使用对称密钥VEK对后续视频流数据进行加密，并统一将所有加密后的视频流数据传输至后台中，实现双重签名保护的视频流数据采集过程；
S3,对视频进行解密时，采用视频双验签过程解读验证获得双重签名保护的视频流数据，获取对称密钥，使用对称密钥完成对后续视频流的数据解密任务，从视频流密文数据中获取明文信息，实现视频解密过程。
优选地，步骤S1中具体包括：
S11，首先写入视频流加密数据的密钥VEK的版本信息以及该摄像头的标识信息，组建视频认证帧的基础信息；
S12，使用摄像头的签名私钥对视频流数据进行Fp域下的SM2算法数字签名，得到签名值I；同时采用本摄像头的签名公钥作为Fp^2域下签名私钥对视频数据进行签名，计算SM9算法数字签名，得到签名值II；
S13，保存签名值I和签名值II，在已签名的数据结构中添加视频流密钥的数字信封及校验码，完成视频流认证信息制作过程。
优选地，步骤S12中获取签名值I和签名值II之前还包括：对视频流数据分别进行全局杂凑运算和局部杂凑运算，获取杂凑值I和杂凑值II。
优选地，步骤S13添加数字信封的过程具体包括：
使用对称密钥对明文加密获取密文，然后利用被授权者的公钥对对称密钥进行加密，形成数字信封；
将密文和数字密封封装在视频流数据格式中，完成数字信封的制作过程。
优选地，步骤S3中具体包括：
S31，采用视频读取设备读取加密视频流，读取视频流认证数据体中的对称密钥VEK版本信息及视频源摄像头信息，获取视频流源头的相关基本信息；
S32，使用该摄像头的公钥对SM2算法的签名值I进行验证，完成视频流的全局身份鉴别，若视频流数据完整则验证通过，进入步骤S34；若视频流数据不完整，则验证不通过，则进入步骤S33；
S33，通过摄像头标识推算SM9算法的公钥，对签名值II进行验证，完成视频流的局部身份鉴证，进入步骤S34；
S34，使用视频读取设备的解密私钥解密数字信封，解密成功后即寻找到给本设备授权的权限信息，获取对称密钥VEK。
优选地，步骤S32中具体包括：在视频流读取时，对加密视频数据源进行全局杂凑计算和局部杂凑计算，再次获取杂凑值I和杂凑值II，再使用SM2算法公钥对杂凑值I和签名值I进行全局验签，使用摄像头标识推算SM9算法公钥对杂凑值II和签名值II进行局部验签，完成双域的验证签名过程。
优选地，步骤S34中解密数字信封过程具体包括：使用被授权者自身私钥解密数字信封，获取对称密钥VEK，再使用对称密钥解密密文，获取视频流数据，完成数字信封拆解过程。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种新型视频防篡改的方法,该方法基于新型椭圆曲线的标量点乘双域Fp/Fp^2的实现方法，同时支持非对称算法的签名运算，从而用于视频流数据中的视频帧双域重签名的方法,形成对视频数据验证签名，实现视频数据被破坏后的验证签名的安全控制机制。此方法的控制机制中包含了双域下标量点乘运算，SM2/SM9双重签名实现，视频流数据帧动态嵌入等过程，核心在于使用了双域下的标量点乘实现非对称密码算法的同步执行及输出，即在SM2算法运算的过程中同时计算出SM9的运算结果；使用SM2/SM9签名算法的控制管理，同时利用SVAC视频流中的NAL单元信息存储，避免了视频数据部分丢失或者部分篡改后的数据无法溯源的风险，有效地增强了视频数据溯源的能力及签名验证的能力。
附图说明
图1是实施例1中对视频流进行双签名后的数据结构
图2实施例1中数字双重签名及验签过程示意图；
图3实施例1中制作与拆解数字信封过程示意图；
图4实施例1中双域下的密钥对的实现结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种新型视频防篡改的方法，该方法是在标量点乘双域Fp/Fp^2的基础上，实现双重非对称算法的签名并将签名值数据嵌入在视频协议帧认证数据区的实现过程，通过对视频进行特殊的加密解密过程，防止视频被篡改，主要包括以下步骤：
S1,获取待加密的视频流，对待加密的视频流制作双域重签名帧，通过重建视频认证帧中认证数据区NAL的双重签名信息，完成视频流认证信息的制作过程；
S2，使用对称密钥VEK对后续视频流数据进行加密，并统一将所有加密后的视频流数据传输至后台中，实现双重签名保护的视频流数据采集过程；
S3,对视频进行解密时，采用视频双验签过程解读验证获得双重签名保护的视频流数据，获取对称密钥，使用对称密钥完成对后续视频流的数据解密任务，从视频流密文数据中获取明文信息，实现视频解密过程。
具体的，本实施例中的步骤S1中，制作双域重签名帧的数据结构如图1所示，实现双重签名和验签过程如图2所示，
S11，首先写入视频流加密数据的密钥VEK的版本信息以及该摄像头的标识信息，组建视频认证帧的基础信息；
S12，对视频流数据分别进行全局杂凑运算和局部杂凑运算，获取杂凑值I和杂凑值II，使用摄像头的签名私钥对视频流数据进行Fp域下的SM2算法数字签名，得到签名值I；同时采用本摄像头的签名公钥作为Fp^2域下签名私钥对视频数据进行签名，计算SM9算法数字签名，得到签名值II；
S13，保存签名值I和签名值II，在已签名的数据结构中添加视频流密钥的数字信封及校验码，完成视频流认证信息制作过程。
步骤S13添加数字信封的过程具体包括：
使用对称密钥对明文加密获取密文，然后利用被授权者的公钥对对称密钥进行加密，形成数字信封；将密文和数字密封封装在视频流数据格式中，完成数字信封的制作过程。
对视频数据进行读取解密时，步骤S3具体包括：
S31，采用视频读取设备读取加密视频流，读取视频流认证数据体中的对称密钥VEK版本信息及视频源摄像头信息，获取视频流源头的相关基本信息；
S32，使用该摄像头的公钥对SM2算法的签名值I进行验证，完成视频流的全局身份鉴别，若视频流数据完整则验证通过，进入步骤S34；若视频流数据不完整，则验证不通过，则进入步骤S33；
S33，通过摄像头标识推算SM9算法的公钥，对签名值II进行验证，完成视频流的局部身份鉴证，进入步骤S34；
S34，使用视频读取设备的解密私钥解密数字信封，解密成功后即寻找到给本设备授权的权限信息，获取对称密钥VEK。
具体的，步骤S32中，具体包括：在视频流读取时，对加密视频数据源进行全局杂凑计算和局部杂凑计算，再次获取杂凑值I和杂凑值II，再使用SM2算法公钥对杂凑值I和签名值I进行全局验签，使用摄像头标识推算SM9算法公钥对杂凑值II和签名值II进行局部验签，完成双域的验证签名过程。
步骤S34中解密数字信封过程具体包括：使用被授权者自身私钥解密数字信封，获取对称密钥VEK，再使用对称密钥解密密文，获取视频流数据，完成数字信封拆解过程。
值得说明的是，本方法中给予使用了双域下的非对称密码算法来控制原始数据的签名过程，以及使用双域下的双重非对称算法SM2/SM9来实现双重签名，其采用的密钥对的实现结构如图4所示，由图4中记载的内容可知，SM2算法的验签公钥就是SM9算法的签名私钥，本发明利用了这个特征，才能实现双域下的非对称密码算法。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明公开了一种新型视频防篡改的方法,该方法基于新型椭圆曲线的标量点乘双域Fp/Fp^2的实现方法，同时支持非对称算法的签名运算，从而用于视频流数据中的视频帧双域重签名的方法,形成对视频数据验证签名，实现视频数据被破坏后的验证签名的安全控制机制。此方法的控制机制中包含了双域下标量点乘运算，SM2/SM9双重签名实现，视频流数据帧动态嵌入等过程，核心在于使用了双域下的标量点乘实现非对称密码算法的同步执行及输出，即在SM2算法运算的过程中同时计算出SM9的运算结果；使用SM2/SM9签名算法的控制管理，同时利用SVAC视频流中的NAL单元信息存储，避免了视频数据部分丢失或者部分篡改后的数据无法溯源的风险，有效地增强了视频数据溯源的能力及签名验证的能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型视频防篡改的方法，其特征在于，通过对视频进行特殊的加密解密过程，防止视频被篡改，主要包括以下步骤：
S1, 获取待加密的视频流，对待加密的视频流制作双域重签名帧，通过重建视频认证帧中认证数据区NAL的双重签名信息，完成视频流认证信息的制作过程；
S2，使用对称密钥VEK对后续视频流数据进行加密，并统一将所有加密后的视频流数据传输至后台中，实现双重签名保护的视频流数据采集过程；
S3, 对视频进行解密时，采用视频双验签过程解读验证获得双重签名保护的视频流数据，获取对称密钥，使用对称密钥完成对后续视频流的数据解密任务，从视频流密文数据中获取明文信息，实现视频解密过程；
步骤S1中具体包括：
S11，首先写入视频流加密数据的密钥VEK的版本信息以及摄像头的标识信息，组建视频认证帧的基础信息；对视频流数据分别进行全局杂凑运算和局部杂凑运算，获取杂凑值I和杂凑值II；
S12，使用摄像头的签名私钥对所述杂凑值I进行Fp域下的SM2算法数字签名，得到签名值I；同时采用本摄像头的签名公钥作为Fp^2域下签名私钥对所述杂凑值II进行签名，计算SM9算法数字签名，得到签名值II；
S13，保存签名值I和签名值II，在已签名的数据结构中添加视频流密钥的数字信封及校验码，完成视频流认证信息制作过程。
2.根据权利要求1所述的新型视频防篡改的方法，其特征在于，步骤S13添加数字信封的过程具体包括：
使用对称密钥对明文加密获取密文，然后利用被授权者的公钥对对称密钥进行加密，形成数字信封；
将密文和数字密封封装在视频流数据格式中，完成数字信封的制作过程。
3.根据权利要求1所述的新型视频防篡改的方法，其特征在于，步骤S3中具体包括：
S31，采用视频读取设备读取加密视频流，读取视频流认证数据体中的对称密钥VEK版本信息及视频源摄像头信息，获取视频流源头的相关基本信息；
S32，使用该摄像头的公钥对SM2算法的签名值I进行验证，完成视频流的全局身份鉴别，若视频流数据完整则验证通过，进入步骤S34；若视频流数据不完整，则验证不通过，则进入步骤S33；
S33，通过摄像头标识推算SM9算法的公钥，对签名值II进行验证，完成视频流的局部身份鉴证，进入步骤S34；
S34，使用视频读取设备的解密私钥解密数字信封，解密成功后即寻找到给本设备授权的权限信息，获取对称密钥VEK。
4.根据权利要求3所述的新型视频防篡改的方法，其特征在于，步骤S32中具体包括：在视频流读取时，对加密视频数据源进行全局杂凑计算和局部杂凑计算，再次获取杂凑值I和杂凑值II，再使用SM2算法公钥对杂凑值I和签名值I进行全局验签，使用摄像头标识推算SM9算法公钥对杂凑值II和签名值II进行局部验签，完成双域的验证签名过程。
5.根据权利要求3所述的新型视频防篡改的方法，其特征在于，步骤S34中解密数字信封过程具体包括：使用被授权者自身私钥解密数字信封，获取对称密钥VEK，再使用对称密钥解密密文，获取视频流数据，完成数字信封拆解过程。
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