CN1409263A - 多媒体数据加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用指纹为多媒体数据加密的方法。根据本发明的最佳实施例，指纹是利用通过将多媒体数据划分为多个单元而产生的数据单元和以预定的方式与所述数据单元关联的另一个数据单元或者以预定的方式与另一个数据单元对应的另一个指纹值计算出的。因此，多媒体数据的修改很容易被检测到，并且这种修改是非常困难的。

Description

多媒体数据加密方法
技术领域
本发明涉及一种从数字录影机(DVR)上输入的多媒体数据的加密方法，特别涉及通过存入与多媒体数据分开的指纹值对多媒体数据进行加密的方法，这样使多媒体数据的修改变得困难和复杂，并且多媒体数据接收器可以很容易的检测到多媒体数据是否被修改了。
背景技术
通常，磁带录像机(VTR)是把通过摄像机获得的模拟数据记录到磁带中的装置。与磁带录像机不同的是，视频磁盘录像机能够记录、存储和传输由通过转换模拟数据产生的数字信号组成的数字化的多媒体数据。
数字化的多媒体数据通常是利用移动图像压缩技术来对其进行压缩，以便在被视频磁盘录像机存入存储设备中或者传输之前减小数据尺寸。更进一步的说，被压缩的数据通常具有一种保护存储的或者传输的多媒体数据不被修改的加密特性。
多媒体数据的加密是通过将指纹增加到数据单元中，这里的数据单元是多媒体数据的一部分，是为了便于存储多媒体数据而通过将多媒体数据划分成多个单元而产生的。
如在本技术领域公知的那样，指纹具有固定的长度，并且用于检测多媒体数据是否被修改。散列(hash)函数被提出来产生指纹。散列函数接收输入的字符串，输出固定长度的比特位，以便指纹，也就是散列函数的输出值，具有固定的长度。散列函数的特点在于不能利用散列函数的输出来预测其输入数据。
换句话说，假如将相同的输入数据输入到散列函数中，散列函数的输出始终是相同的。然而，即使输入数据(字符串)中的一个字符发生了变化，散列函数的输出也会变化。因此，根据散列函数的这些特性，可以很容易地检测到数据是否被修改了。
因此，散列函数已经被用来确保数字签名和信息识别码的安全，因为散列函数可以很好地保护数据(数字签名和信息识别码)，防止其被第三方修改。
设计来用于加快软件执行的速度的信息摘要5(MD5)算法常用作这种散列函数。
在传统加密方法中，指纹的产生是通过仅仅与诸如视频数据中的一帧或一个字段的一个对应的数据单元关联，以及与音频数据中的一个预定的间隔关联。因此，由于指纹的计算方法很简单，当指纹的计算方法泄露的时候，能够很容易地重算指纹。
因此，传统方法涉及到一个问题就是如果指纹的计算方法泄露然后多媒体数据被修改并且利用重新计算的指纹重新加密的时候不能检测到多媒体数据是否被修改了。因此，不能实现加密的真实目的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种利用指纹来加密多媒体数据的方法，这种指纹是利用对应的数据单元和以预定的方式与在前的指纹相关联的指纹值计算出来的，这样多媒体数据的修改很容易被检测到，而且修改也变得很困难。
根据本发明的一个实施例，其提供一种多媒体数据的加密方法，包括：将多媒体数据划分成多个数据单元；计算用于每个数据单元的指纹值，其中相对应于数据单元中所选择的数据单元的指纹值是利用在所选择出的数据单元中的至少一个数据单元、以预定的方式与所选择的数据单元相关联的另一个指纹值和以预定的方式与所选择的数据单元相关联的另一个数据单元计算出的。
另一个指纹值是对应于所选择的数据单元的前一个数据单元的指纹值或者是对应于所选择的数据单元的后一个数据单元的指纹值。
对应于所选择的数据单元的指纹值包括正向指纹值和反向指纹值，其中对应于所选择的数据单元的正向指纹值是利用所选择的数据单元和以预定的方式与所选择的数据单元相关联的另一个正向指纹值产生的，并且反向指纹值是利用所选择的数据单元、对应于所选择的数据单元的正向指纹值和以预定的方式与所选择的数据单元相关联的另一个反向指纹值产生的。
另外一个正向指纹值是对应于所选择的数据单元的前一个数据单元的指纹值，而另一个反向指纹值是对应于所选择的数据单元的后一个数据单元的指纹值。
本发明的这些和其他的方面、因素和优点将在下面结合附图对优选实施例进行详细描述中得到进一步的体现。
附图说明
为了更完整的理解本发明及其优点，以下将结合附图进行说明，其中相同的部分用相同的数字标记表示，其中：
图1是依照本发明第一个实施例的用于多媒体数据加密的指纹的产生方法的方框图；
图2是图1所示的产生指纹的方法的流程图；
图3是依照本发明第二个实施例的用于多媒体数据加密的指纹的产生方法的原理方框图；
图4是图3所示的产生指纹的方法的流程图。
具体实施方式
在所有附图中，相同的附图标记代表相同的元件。
图1是依照本发明的第一个实施例的用于多媒体加密的指纹的产生方法的方框图。如图1所示，要加密的多媒体数据被划分成多个数据单元S(1)-S(n)。每个指纹值FP_F(1)-FP_F(n)分别对应于数据单元S(1)-S(n)。指纹值FP_F(i)是通过计算数据单元S(i)和对应于前一个数据单元S(i-1)的前一个指纹值FP_F(i-1)而生成的。
当多媒体数据是视频文件或者图像文件时，数据单元S(i)(i＝1，2，3，……，n)可以是帧或者字段，如果是音频文件则是预先确定的间隔。
如果多媒体数据是实时产生的，数据单元不预先产生，而是也实时产生。
图2是图1所示的产生指纹的方法的流程图。
首先，要加密的多媒体数据被划分成多个数据单元S(1)-S(n)(步骤201)，并且初始化正向初始指纹值FP_F(0)(步骤202)。
然后，按升序读取数据单元S(i)(步骤203)。
接着，对应于在步骤203读出的数据单元S(i)的指纹值FP_F(i)是通过计算相应的数据单元S(i)和对应于前一个数据单元S(i-1)的前一个指纹值FP_F(i-1)生成的。例如，当i等于1时，第一个指纹值FP_F(1)是通过计算第一数据单元S(1)和初始指纹值FP_F(0)生成的。更进一步的说，当i等于2的时候，第二指纹值FP_F(2)是通过计算第二数据单元S(2)和对应于第一数据单元S(1)的第一指纹值FP_F(1)得到。生成的指纹值FP_F(i)与数据单元分开存储(步骤204)。
接下来，判断在步骤204生成的正向指纹值FP_F(i)是否是最后一个正向指纹值FP_F(n)。如果不是最后一个正向指纹值FP_F(n)，则重复步骤203-205，直到生成最后一个正向指纹值FP_F(n)。在另一方面，如果是最后一个正向指纹值FP_F(n)，则结束生成正向指纹值的运算。
由于指纹的计算在上面已经论述了，如果修改了第一个数据单元S(i)的内容，与其对应的指纹值FP_F(i)也需要修改。并且，由于相应的指纹值FP_F(i)的修改影响了后一个指纹值FP_F(i+1)，因此要进一步地对对应于后一个数据单元S(i+1)的后一个指纹值FP_F(i+1)进行修改。同样，由于每一个在前的指纹值与在后的指纹值都是相关联的，因此所有的对应于后一个数据单元S(i+2)-S(n)的后一个指纹值FP_F(i+2)-FP_F(n)都会被修改。
因此，修改数据单元的内容而不被接收器检测到是非常困难的，因为指纹值的计算是如此的复杂并且每个指纹值之间是彼此关联的。
在本发明的第一个实施例中，每一个指纹值都是利用数据单元和在前的指纹值计算出来。因此修改数据单元的内容是很困难的。本发明不仅限于图1中显示的方法，还可以对其进行各种修改。
例如，可以使用与对应数据单元S(i)的前面第(i-2)或第(i-3)个数据单元相对应的第(i-2)或第(i-3)个在前的指纹值来计算相应的指纹值FP_F(i)。更进一步的说，所有的指纹值FP_F(i)前面的指纹值FP_F(0)-FP_F(i-1)都可以用来作为输入值以生成指纹值FP_F(i)。
而且，对应于数据单元S(i)的指纹值FP_F(i)可以用不同的公式计算。例如，对应于每一个偶数数据单元S(2i)的每一个偶数指纹值FP_F(2i)可以利用指纹值FP_F(2i)前的指纹值FP_F(i-1)计算出来，而对应于每一个奇数数据单元S(2i-1)的每一个奇数指纹值FP_F(2i-1)可以利用指纹值FP_F(2i-1)前的第(i-2)个的指纹值FP_F(i-2)产生出来。
图3是本发明第二个实施例的产生指纹的方法的方框图。
如图3所示，为了生成指纹，这里将多媒体数据划分成多个数据单元S(1)-S(n)。指纹值由多个分别对应于数据单元S(1)-S(n)的正向指纹值FP_F(1)-FP_F(n)和分别对应于数据单元S(1)-S(n)的反向指纹值FP_R(1)-FP_R(n)组成。指纹值FP_F(0)是生成正向指纹值FP_F(1)-FP_F(n)的正向初始值，而指纹值FP_R(n+1)是生成反向指纹值FP_R(1)-FP_R(n)的反向初始值。
为了生成对应于第i数个据单元的第i个指纹值，可以利用分别对应于在前的数据单元的在前的指纹值和分别对应于在后的数据单元的在后的指纹值，因此，数据单元的内容的修改比根据本发明的第一个实施例生成的指纹更复杂和困难。
图4中示出了根据本发明第二个实施例的指纹的生成。
首先，多媒体数据被划分成多个数据单元S(1)-S(n)(步骤201)。
然后，初始化用于生成分别对应于数据单元S(1)-S(n)的正向指纹值FP_F(1)-FP_F(n)的正向初始值FP_F(0)(步骤202)。
接着，按升序读取数据单元S(i)(步骤203)。
接着，对应于数据单元S(i)的正向指纹值FP_F(i)利用前一个正向指纹值FP_F(i-1)和相应的数据单元S(i)计算出来，然后，存储计算出来的正向指纹值FP_F(i)(步骤204)。
也就是说，当i等于1的时候，正向第一指纹值FP_F(1)是利用第一数据单元S(1)和初始指纹值FP_F(0)生成的。当i等于2的时候，第二正向指纹值FP_F(2)是利用第二数据单元S(2)和正向第一指纹值FP_F(1)生成的。
接着，判断在步骤204生成的正向指纹值FP_F(i)是否是最后一个正向指纹值FP_F(n)。如果不是最后一个正向指纹值FP_F(n)，则重复步骤202-204，直到生成最后一个正向指纹值FP_F(n)。如果是最后一个向指纹值FP_F(n)，则结束生成正向指纹值FP_F(1)-FP_F(n)的运算(步骤205)。
接下来，初始化反向初始指纹值FP_R(n+1)，用于生成反向指纹值FP_R(n)-FP_R(1)。
接下来，以相反(下降)顺序读出数据单元S(1)-S(n)，例如，从S(n)到S(1)(步骤206)。
接下来，继续进行生成分别对应于数据单元S(n)-S(1)的反向指纹值FP_R(n)-FP_R(1)的运算，并且存储结果(步骤207)。
反向指纹值FP_R(i)通过接收输入的相应的数据单元S(i)、对应于数据单元S(i)的正向指纹值FP_F(i)和对应于后一个数据单元S(i+1)的前一个反向指纹值FP_R(i+1)来计算。
因此，当i等于n的时候，第一反向指纹值FP_R(n)利用最后一个数据单元S(n)、对应于最后一个数据单元S(n)的最后一个正向指纹值FP_F(n)和反向初始值FP_R(n+1)来生成。更进一步说，当i等于n-1的时候，对应于数据单元S(n-1)的第二反向指纹值FP_R(n-1)是利用相应的数据单元S(n-1)、对应于相应的数据单元S(n-1)的正向指纹值FP_F(n-1)和对应于后一个数据单元S(n)的第一反向指纹值FP_R(n)生成的。
接着，判断在步骤207产生的反向指纹值是否是对应于第一个数据单元S(1)的最后一个反向指纹值FP_R(1)(步骤208)。如果不是最后一个反向指纹值FP_R(1)，将重复步骤206-207。如果是最后一个反向指纹值FP_R(1)，则结束生成反向指纹值的运算。
如上所述，根据本发明最佳实施例的指纹值是通过一种复杂的方法计算出来的，因此，对一个数据单元S(i)内容的修改是困难的，因为即使是对一个数据单元S(i)的修改也会影响每一个在后的指纹值。因此，要实现修改一个数据单元S(i)的内容而这种修改不被检测到，那么对应于修改的数据单元S(i)的正向指纹值FP_F(i)和在指纹值FP_F(i)的后面的每一个正向指纹值FP_F(i+1)-FP_F(n)都要修改。进一步，所有的反向指纹值FP_R(1)-FP_R(n)也要修改。
因此，只要不对对应于每一个数据单元(整个多媒体数据)的每一个指纹值都进行修改，就不可能修改多媒体数据中的一个数据单元的内容。
如图3和4所示，对应于数据单元S(i)的反向指纹值FP_R(i)是利用输入的相应的数据单元S(i)、前一个反向指纹值FP_R(i-1)和相应的正向指纹值FP_F(i)获得的。
更进一步说，第(i+2)或第(i+3)个在前的反向指纹值FP_R(i+2)或者FP_R(i+3)可以用来代替在前的反向指纹值FP_R(i+1)。进一步说，正向指纹值FP_F(i+1)或FP_F(i+2)可以用来代替相应的指纹值FP_F(i)。
虽然参考最佳实施例说明和描述了本发明，本领域技术人员应当理解，在不超出本发明的范围的情况下，可以对本发明的形式和细节作进一步改进或其他修改。

Claims (4)

1.一种多媒体数据加密方法，包括：
将多媒体数据划分成多个数据单元；
计算分别对应于每一个数据单元的指纹值，
其中，对应于数据单元中的所选择的数据单元的指纹值是利用所选择的数据单元中的至少一个、以预定的方式与所选择的数据单元关联的另一个指纹值和以预定的方式与所选择的数据单元关联的另一个数据单元计算出来。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：另一个指纹值是与所选择的数据单元的前一个数据单元对应的指纹值或者是与所选择的数据单元的后一个数据单元对应的指纹值。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：对应于所选择的数据单元的指纹值包括正向指纹值和反向指纹值，其中，正向指纹值是利用所选择的数据单元和以预定的方式与所选择的数据单元关联的另一个指纹值生成的，而反向指纹值是利用所选择的数据单元、以预定的方式与所选择的数据单元对应的正向指纹值和以预定的方式与所选择的数据单元关联的另一个反向指纹值生成的。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：另一个指纹值是对应于所选择的数据单元的前一个数据单元的指纹值，而另一个反向指纹值是对应于所选择的数据单元的后一个数据单元的指纹值。
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