CN112188240B - 视频数据的私有传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频数据的私有传输方法，包括：在发送端将原始视屏数据经过私有化格式封装后，转化为具有完整性校验、加密以及压缩的密文消息，所述密文消息通过网络传输到接收端后进行解密解封装，得到所述原始视屏数据。本发明解决了减少了直播视频传输过程中的延迟及安全性问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信安全传输技术领域，特别是一种视频数据的私有传输方法。
背景技术
HTTP协议是超文本传输协议的缩写，英文是Hyper Text Transfer Protocol。它是从WEB服务器传输超文本标记语言(HTML)到本地浏览器的传送协议。
HTTPS(全称：Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer)，是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。
FLV流媒体格式是一种新的视频格式，全称为Flash Video。
在教育直播领域，主要采用HTTP-FLV的直播协议，核心实现凡事流媒体数据封装成FLV格式，然后通过HTTP协议传输给客户端，客户端通过解析HTTP协议获取到里面的FLV视频数据，解码后进行显示。
采用这种方式存在的主要问题是HTTP协议是明文传输，内容容易被窃听，也无法验证报文的完整性，如果采用HTTPS-FLV的方式进行传输，又因为证书，加密解密过程导致直播的延迟加大。
http作为一个公开的标准协议，算法都是标准化算法，比如完整性校验，用MD5算法，而MD5算法是公开的，网络中如果有人从中间做信息劫持，篡改，可以伪造一个新的MD5校验值。同理，压缩算法也是标准的算法。针对http的传输不安全性，https协议的提出完美的解决了http协议传输问题，https主要通过非对称加密实现通信加密密钥的交换，在传输过程中通过对称加密信息和变化的密钥来实现信息的不可破解与修改。但https由于是针对BS架构的使用场景设计，也就是说消息传输的一方部分信息是暴露的，由于这个因素的影响，在真正的消息传输前，https需要一个密钥协商的过程，增加了网络的交互，增加的实现的复杂度，同时大幅度的增加了服务器的性能消耗。
传统的HTTP-FLV方案主要是流程是视频数据的采集，编码，通过HTTP协议进行封装，然后进行网络传输，用户端设备进行解码播放。
发明内容
为解决现有技术直播过程中流媒体数据高效安全传输问题，本发明的目的是提供一种视频数据的私有传输方法，本发明通过轻量化的私有的基于文本的数据封装协议，通过添加部分冗余信息，可以实现消息在网络中的安全可靠传输，减少直播过程延迟。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种视频数据的私有传输方法，包括：
在发送端将原始视频数据经过私有化格式封装后，转化为具有完整性校验、加密以及压缩的密文消息，所述密文消息通过网络传输到接收端后进行解密解封装，得到所述原始视频数据。
作为本发明的进一步改进，原始视频数据经过私有化格式封装后包括消息体和多行消息头，每行所述消息头由标签、第一分隔符以及和所述标签对应的标签值组成，且相邻行消息头之间通过第二分隔符进行分隔，多行消息头和消息体之间通过至少两个第二分隔符进行分隔。
作为本发明的进一步改进，所述第一分隔符为冒号“：”，所述第二分隔符为换行符“/r/n”。
作为本发明的进一步改进，原始视频数据的私有化格式封装的封装顺序具体包括：
将原始视频数据经过压缩、加密、计算完整性信息后，生成头部控制信息，然后和加密后的消息一起组成一条密文消息经过网络发送给接收端；接收端接到密文消息后，首先拆分密文消息为两部分：头部的控制信息与包体，头部控制信息里面包含有发送端压缩方法编码、加密方法编码、完整性校验信息、以及加密的密钥信息，通过这些信息对包体做完整性校验、解密、解压的操作即可得到原始视频数据。
作为本发明的进一步改进，对所述原始视频数据采用非对称加密的方式进行传输，发送端的加密以及接收端的解密具体包括：
密钥生成器生成随机128字节的密钥，然后再加上当前时间信息，以及随机干扰信息，通过发送端的私钥加密；接收端通过提前部署好的公钥解密，提取出时间信息，以及密钥信息；如果发现提取出的时间信息与接收端的当前时间信息的时延大于设定的网络传输时间，则认为该消息有异常，做异常处理或丢弃；如果时间校验通过，则通过密钥去做包体的解密操作。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种视频数据私有传输方法，基于私有化的传输协议将其应用在教育直播中不仅仅能解决HTTP冗余带延迟，更能以低成本的性能消耗解决视频传输过程中的安全问题。
附图说明
图1为本发明实施例的流程框图；
图2为本发明实施例中消息封装的格式结构示意图；
图3为本发明实施例中详细的封装顺序示意图；
图4为本发明实施例中秘钥加密的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
一种视频数据的私有传输方法，本实施例主要是定制化的私有协议，代替传统方案基于HTTP协议传输直播数据的方案，具体的技术方案详情如下步骤。
如图1所示，展示了消息的发送的基本流程，原始消息经过封装后，转化为具有完整性校验的，加密的，压缩的消息。密文通过网络传输，到接收端后执行解封装操作，得到原始消息。
如图2所示，封装后的消息分为消息头和消息体两部分，消息头由多行构成，每行由标签，“：”分隔符以及对应的标签值组成。不同行之间通过“/r/n”符号分隔。消息头与消息体之间通过2个“/r/n”分隔。由于采用“：”和“/r/n”为分隔符，消息头的标签和标签值部分不能含有此两种分隔符。
Magic－包的起始标识，Magic_Value为一个自定义的固定字符串常量。
Version－协议版本号，根据不同的版本，我们可以定义不同的header字段。
EncrtyType－加密方式编码，可以对支持的不同加密算法AES，DES，或自定义加密算法做映射编码，如AES-1，DES-2等数字或其他编号。
CompressType－压缩方式编码：可以对支持的不同压缩算法做映射编码，如gzip-1，自定义算法-2等数字或其他编号。
CheckSum－完整性信息校验字段，这里checksum使用md5算法即可。
TimeStamp－生成消息的时间戳。
Encrypt_key－加密后的密钥字段。
MsgID－消息的ID。
Type－数据类型比如1是flv，2是hls，3是http
如图3所示，原始消息，经过压缩，加密，计算完整性信息等步骤后，生成头部控制信息，然后和加密后的消息一起组成一条消息经过网络发送给接收端。接收端接到消息后，首先拆分消息为两部分：头部的控制信息与包体。头部控制信息里面包含有发送端压缩方法编码，加密方法编码，完整性校验信息，以及加密的密钥信息，通过这些信息对包体做完整性校验，解密，解压的操作即可得到原始消息。
字段填充约定方法，与现有协议不同的是，本实施例中控制信息中携带的信息字段不是标准的、公开的各种算法，而是各种算法的编码，并且各种算法可以支持自定义，通过传输算法编码可以提高传输安全性。对于压缩、加密、完整性校验的每一步算法处理，可以支持多种算法，根据加密强度要求以及性能等因素选择不同的算法。
如图4所示，密钥加密方法，由于本实施例在传输过程中的端到端都是私有节点，公钥和私钥实际对外不可见，可以省去密钥协商的过程，密钥是发送端直接生成，并且加密后随消息一起发送出去的。如何确保密钥的安全性是重要的，本实施例采用的方法是对密钥做非对称加密的方式传输。如图4所示，密钥生成器生成了随机的128字节的密钥，然后该再加上当前时间信息，以及随机干扰信息，通过发送端的私钥加密。接收端通过提前部署好的公钥解密，提取出时间信息，以及密钥信息。如果发现时间信息大于设定的网络传输时间，如10秒，则认为该消息有异常，做异常处理或丢弃。如果时间校验通过，则通过密钥去做包体的解密操作。
如上步骤所示，基于私有化的传输协议应用在教育直播中不仅仅能解决HTTP冗余带延迟，更能以低成本的性能消耗解决视频传输过程中的安全问题。
实施例2
如图1-图4所示，一种视频数据的私有传输方法，包括以下步骤：
第一步，获取到采集端的视频数据。
第二步，编码为FLV流媒体文件。
第三步，对FLV流媒体文件进行私有化的格式封装，如图2所示，消息头由多行够成，每行由标签，“：”分隔符以及对应的标签值组成。不同行之间通过“/r/n”符号分隔。消息头与消息体之间通过2个“/r/n”分隔。由于采用“：”和“/r/n”为分隔符，消息头的标签和标签值部分不能含有此两种分隔符。
原始的flv消息，先进行压缩，再进行加密，加密的过程后产CheckSum，使用MD5来做完整性计算标志，协议的各种相关信息都添加到头部文件中，组合成包体。
第四步，基于TCP/网络传输合成的包体，整体传输的过程如图3所示。
第五步，接收端接到消息后，首先拆分消息为两部分：头部的控制信息与包体。头部控制信息里面包含有发送端压缩方法编码，加密方法编码，完整性校验信息，以及加密的密钥信息，通过这些信息对包体做完整性校验，解密，解压的操作即可得到原始消息。
传输的过程中是端到端的私有节点，公钥和私钥对外都是不可见的，不存在密钥协商的过程。密钥是发送端直接生成，并且加密后随消息一起发送出去的。
确保密钥的安全性我们采用的方法是对密钥做非对称加密的方式传输。如图4所示，密钥生成器生成了随机的128字节的密钥，然后该再加上当前时间信息，以及随机干扰信息，通过发送端的私钥加密。接收端通过提前部署好的公钥解密，提取出时间信息，以及密钥信息。如果发现时间信息大于设定的网络传输时间，如10秒，则认为该消息有异常，做异常处理或丢弃。如果时间校验通过，则通过密钥去做包体的解密操作
第六步，当接收端解密出原始消息，再将flv包文件放入流媒体播放机器中进行播放。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种视频数据的私有传输方法，其特征在于，包括：
在发送端将原始视频数据经过私有化格式封装后，转化为具有完整性校验、加密以及压缩的密文消息，所述密文消息通过网络传输到接收端后进行解密解封装，得到所述原始视频数据；
对所述原始视频数据采用非对称加密的方式进行传输，发送端的加密以及接收端的解密具体包括：
密钥生成器生成随机128字节的密钥，然后再加上当前时间信息，以及随机干扰信息，通过发送端的私钥加密；接收端通过提前部署好的公钥解密，提取出时间信息，以及密钥信息；如果发现提取出的时间信息与接收端的当前时间信息的时延大于设定的网络传输时间，则认为该消息有异常，做异常处理或丢弃；如果时间校验通过，则通过密钥去做包体的解密操作。
2.根据权利要求1所述的视频数据的私有传输方法，其特征在于，原始视频数据经过私有化格式封装后包括消息体和多行消息头，每行所述消息头由标签、第一分隔符以及和所述标签对应的标签值组成，且相邻行消息头之间通过第二分隔符进行分隔，多行消息头和消息体之间通过至少两个第二分隔符进行分隔。
3.根据权利要求2所述的视频数据的私有传输方法，其特征在于，所述第一分隔符为冒号“：”，所述第二分隔符为换行符“/r/n”。
4.根据权利要求2所述的视频数据的私有传输方法，其特征在于，原始视频数据的私有化格式封装的封装顺序具体包括：
将原始视频数据经过压缩、加密、计算完整性信息后，生成头部控制信息，然后和加密后的消息一起组成一条密文消息经过网络发送给接收端；接收端接到密文消息后，首先拆分密文消息为两部分：头部的控制信息与包体，头部控制信息里面包含有发送端压缩方法编码、加密方法编码、完整性校验信息、以及加密的密钥信息，通过这些信息对包体做完整性校验、解密、解压的操作即可得到原始视频数据。
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