1.基于网络编码的可分级视频流加密方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1:信源为各数据层配置不同的保护密钥,并且给第c层视频质量的订阅用户接收端分发第1层至第c层的保护密钥k1,k2,…,kc,其中1≤c≤L,其中L为数据层的总层数;
步骤2:信源视频数据被分割编码为一个图像组GOP序列,每个GOP被分割为多个数据层,每层中空余位填充相应的冗余零数据块;
步骤3:对于每个GOP,信源利用步骤1中的保护密钥生成各层编码信息,分别对每个GOP中各层进行安全编码;
步骤4:信源将步骤3编码后的GOP数据包利用网络编码传输的方法发送到接收端;
步骤5:根据订阅的视频质量服务等级,接收端利用网络编码解码规则对收到的GOP数据包进行译码,尽可能多连续地恢复步骤4中封装的从基础层到订阅质量层数据,进而执行逐层逆迭代和层随机化逆操作来完成不同用户订购数据层的解密。
2.根据权利要求1所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法,其特征在于,所述步骤2中:每个GOP被编码为L层,第1层为基础层、其余L-1层为增强层;从第1层到第L层,各层数据的传输优先级逐层降低;
每个GOP中第j层视频数据量由rj表示,第j层视频数据被分为lj块,则每块包含nj=rj/qlj个编码域Fq上的字符,除了lj个数据块之外,第j层空余位需填充lL-lj个冗余零数据块,其中,j=1,2,…,L;
每个GOP中各层数据块数量满足l1<l2<...<lL且l1>1;
各层数据将根据传输优先等级从第1层至最高层第L层按列降序排列,组成初始编码数据结构。
3.根据权利要求1所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法,其特征在于,所述步骤3具体为:步骤3.1:层块部分随机化:对于第i层,i依次取1,2,…,L,第i层的信源消息字符被分割编码成li个数据块,这些数据块组成编码域Fq上维数为li×ni的矩阵Mi,对该层的数据块部分随机化过程如下:步骤3.1.1:利用第i层保护密钥ki和随机数生成器G1产生ti×ni个域Fq上的随机数,其中ti<li,构造维数为ti×ni的随机矩阵Hi和维数为li×ni的矩阵Ni,其中Ni的前ti行取自矩阵Hi,后li-ti行元素均为零;
步骤3.1.2:计算数据随机化结果Di=Mi+Ni;
步骤3.2:逐层迭代编码:从最高层到基础层,按逆序进行迭代变换,依次对相邻的两个层进行域Fq上的线性随机组合,具体为:步骤3.2.1:对最高层,利用第L层保护密钥kL和随机数生成器G2产生 个域Fq上的非零随机数,排列构造lL阶满秩矩阵RL,然后计算CL=RL·DL;
步骤3.2.2:对第i层,其中,i依次取L-1,L-2,…,1,信源利用第i层保护密钥ki和随机数生成器G2产生 个域Fq上的非零随机数,排列构造li阶满秩矩阵Ri,然后计算其中 表示视频数据承载矩阵Ci+1的前li行,而
4.根据权利要求3所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法,其特征在于,所述步骤4具体为:步骤4.1:信源将步骤3中经过编码的各行数据分别添加包头信息,并封装成GOP数据包;
步骤4.2:信源将封装后的GOP中的行数据添加包头信息,将封装后的数据包发送到通信信道中;网络中的每个中间传输节点将收到的数据包储存在接收缓存中;当一个发送时隙来临时,中间结点将随机组合缓存区中储存的包,然后将结果转发至下一个节点,直至这些数据包送达至接收端。
5.根据权利要求3所述的基于网络编码的可分级视频流加密方法,其特征在于,所述步骤5中对于订购了第c层视频质量且收到τ个线性独立数据包的接收者,其数据包译码和解密情况如下:a、τ<l1
当前GOP中的数据包无法进行即时网络解码或者该GOP将被跳过,除非在缓存数据超时前有包含新信息的基础层的数据包进入缓存区;
b、lk-1≤τ<lk
①2≤k≤c:第1层到第k-1层的数据信息能被译码,进而可以执行逐层逆迭代和层随机化的逆操作完成解密;
②c<k≤L:第1层到第k-1层的数据包可以被网络译码,但由于用户订阅权限的限制,仅有第1层到第c层的数据信息可以执行逐层逆迭代和层随机化逆操作,从而能被正确解密。