CN114363658B - 一种音视频流加密传输的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种音视频流加密传输的方法和装置，涉及数据处理技术领域。该音视频流加密传输的方法对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；进而对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。可以看到，本申请实施例可以在保证安全性的前提下，节约加密密钥的生成成本，并提高了加密效率。

Description

一种音视频流加密传输的方法和装置

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种音视频流加密传输的方法和装置。

背景技术

目前对于音频流和视频流的加密传输是分别将这两种流加密，再分别传输，对于每一帧的音频与视频都会使用不同的密钥加密。这样生产密钥的成本非常高，且加密的效率不高。因此，亟需解决这一技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的音视频流加密传输的方法和装置，在保证安全性的前提下，节约加密密钥的生成成本，并提高了加密效率。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种音视频流加密传输的方法，包括以下步骤：

对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及所述同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0。

在一种可能的实现方式中，利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对所述同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

在一种可能的实现方式中，在传输数据时利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；∧表示逻辑关系且。

第二方面，提供了一种音视频流加密传输的装置，包括：

加密模块，用于对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

传输模块，用于对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

计算模块，用于利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及所述同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0。

在一种可能的实现方式中，所述加密模块还用于：

利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对所述同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

在一种可能的实现方式中，所述传输模块还用于：

在传输数据时利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；∧表示逻辑关系且。

借由上述技术方案，本申请实施例提供的音视频流加密传输的方法和装置，首先对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；进而对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。可以看到，本申请实施例可以在保证安全性的前提下，节约加密密钥的生成成本，并提高了加密效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示出了本申请实施例的音视频流加密传输的方法的流程图；

图2示出了本申请实施例的音视频流加密传输的装置的结构图；

图3示出了本申请另一实施例的音视频流加密传输的装置的结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。

本申请实施例提供了一种音视频流加密传输的方法，可以应用在服务器、移动终端、个人电脑、平板电脑等电子设备。如图1所示，该音视频流加密传输的方法可以包括以下步骤S101至S102：

步骤S101，对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

步骤S102，对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。

借由上述技术方案，本申请实施例首先对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；进而对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。可以看到，本申请实施例可以在保证安全性的前提下，节约加密密钥的生成成本，并提高了加密效率。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，还可以利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0。

本申请实施例根据同一帧音频流和视频流的帧数以及同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥，进而利用帧数和有效数据个数来得到加密密钥，一是保证加密密钥的可靠性，二是可以方便用户记住密钥的生成过程，方便在忘记密钥时可以重新根据加密数据也能计算得到密钥，可以节约加密密钥的生成成本，并提高加密的效率。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，可以利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

本申请实施例利用上面公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对同一帧音频流和视频流进行加密，从而利用一个加密密钥对同一帧的两组数据进行加密，有效地降低了加密时间，提高了加密的效率。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，在传输数据时可以利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；∧表示逻辑关系且。

本申请实施例可以根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，进而达到将其码流单元错位传输的目的，进而保证其安全性。

需要说明的是，实际应用中，上述所有可能的实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本申请的可能的实施例，在此不再一一赘述。

基于上文各个实施例提供的音视频流加密传输的方法，基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种音视频流加密传输的装置。

图2示出了本申请实施例的音视频流加密传输的装置的结构图。如图2所示，该音视频流加密传输的装置可以包括加密模块210以及传输模块220。

加密模块210，用于对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

传输模块220，用于对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，如图3所示，上面图2展示的装置还可以包括计算模块310，用于利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上面图2展示的加密模块210还用于：

利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上面图2展示的传输模块220还用于：

在传输数据时利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；∧表示逻辑关系且。

本申请实施例可以根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，进而达到将其码流单元错位传输的目的，进而保证其安全性。

本申请实施例提供的音视频流加密传输的装置，首先对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；进而对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输。可以看到，本申请实施例可以在保证安全性的前提下，节约加密密钥的生成成本，并提高了加密效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。

本领域普通技术人员可以理解：本申请的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，其包括若干程序指令，用以使得一电子设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述程序指令时执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的电子设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被电子设备的处理器执行时，所述电子设备执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本申请的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种音视频流加密传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输；

其中，所述方法还包括：

利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及所述同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0；

其中，利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对所述同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

2.根据权利要求1所述的音视频流加密传输的方法，其特征在于，在传输数据时利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；Λ表示逻辑关系且。

3.一种音视频流加密传输的装置，其特征在于，包括：

加密模块，用于对于同一帧的音频流和视频流，采用同一个加密密钥进行加密，得到加密后的音频流码流和视频流码流；

传输模块，用于对加密后的音频流码流和视频流码流进行传输，根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输；

所述装置还包括：

计算模块，用于利用如下公式根据同一帧音频流和视频流的帧数以及所述同一帧音频流和视频流的有效数据个数计算出其对应的加密密钥：

其中M(i)表示第i帧音频流和视频流的加密密钥；D_i(a)表示第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；G_i表示第i帧音频流二进制形式中二进制数的位数；P_i(b)表示第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；D_i表示第i帧视频流二进制形式中二进制数的位数；F[]表示非零检验函数，若括号内的数值为非零数则函数值为1，反之若括号内的数值为零则函数值为0；

其中，所述加密模块还用于：

利用如下公式的加密算法根据同一帧音频流和视频流的对应加密密钥对所述同一帧音频流和视频流进行加密：

D_i(a)‘＝J{[D_i(a)]₁₀+M(i)}

P_i(b)‘＝J{[P_i(b)]₁₀+M(i)}

其中D_i(a)‘表示进行加密后的第i帧音频流二进制形式中第a位上的二进制数；P_i(b)‘表示进行加密后的第i帧视频流二进制形式中第b位上的二进制数；[]₁₀表示将括号内的二进制数转换为十进制数；J{}表示奇偶判断函数，若括号内的数为奇数则函数值为1，反之若括号内的数为偶数则函数值为0。

4.根据权利要求3所述的音视频流加密传输的装置，其特征在于，所述传输模块还用于：

在传输数据时利用如下公式根据前一帧传输的码流类型以及对应码流的类型帧数判断当前帧需要传输的码流类型以及帧数，以对加密后的音频流码流和视频流码流进行错位传输：

其中B(t)表示传输第t帧码流的类型以及帧数；P₁表示类型为视频流帧数为第一帧的第一帧视频流码流；

Y(t-1)表示传输的第t-1帧码流的类型字符输出值，若Y(t-1)＝P表示传输的第t-1帧码流的类型为视频流，若Y(t-1)＝D表示传输的第t-1帧码流的类型为音频流；

I(t-1)表示传输的第t-1帧码流对应类型帧数，传输的第t-1帧码流对应类型帧数为第一帧视频流码流则I(t-1)＝1；

P_1+I(t-1)表示类型为视频流帧数为第1+I(t-1)帧的第1+I(t-1)帧视频流码流；

D_I(t-1)表示类型为音频流帧数为第I(t-1)帧的第I(t-1)帧音频流码流；∧表示逻辑关系且。

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