超高清AVS2編轉(zhuǎn)碼加密系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)

楊波

摘要：如何在編碼和轉(zhuǎn)碼的工作過程中有效地對網(wǎng)絡(luò)視頻文件，內(nèi)容資源進(jìn)行視頻數(shù)字化和版權(quán)的保護管理，具有很高的社會科學(xué)和經(jīng)濟社會研究價值。本文提出一種基于AVS2的超高清編碼和轉(zhuǎn)碼加密技術(shù)系統(tǒng)，該加密系統(tǒng)可以在編碼和轉(zhuǎn)碼的操作過程中對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而在不大幅度的增加編碼處理器運算量的情況下，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的加密保護，同時，加密在編碼內(nèi)部可以實現(xiàn)，這樣，沒有任何數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，安全系數(shù)也更高。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)加密系統(tǒng);AVS2;超高清

隨著數(shù)據(jù)采集加密技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的不斷進(jìn)步以及數(shù)據(jù)的質(zhì)量高清化快速發(fā)展，同等網(wǎng)絡(luò)時間下的數(shù)據(jù)也越來越多，這給現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)媒體存儲技術(shù)帶來了更大的技術(shù)壓力。同時，隨著國際網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)盜版權(quán)的問題也日益嚴(yán)重，因此，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效編碼壓縮的工作過程中對版權(quán)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保護就顯得格外的重要。

一、基于AVS2的超高清編碼加密技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)勢

本文主要提出了一種基于AVS2的超高清編碼機轉(zhuǎn)碼加密技術(shù)系統(tǒng)，該加密系統(tǒng)將新的編碼標(biāo)準(zhǔn)與編碼方案緊密結(jié)合在了起來，實現(xiàn)了基于AVS2編碼的ts級別加密和es級別的編碼加密，兩種自動加密管理方式各自都有各的優(yōu)劣，ts級的自動加密，獨立于整個編碼器，實現(xiàn)簡單，但是加密運算量大，基于AVS2的自動加密系統(tǒng)，主要是通過在編碼與轉(zhuǎn)碼的傳輸過程中對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行自動加密與采用drm加密管理，從而在不大幅度的增加視頻編碼處理器加密運算量的前提下，實現(xiàn)了對版權(quán)保護，同時這種加密在編碼內(nèi)部得以實現(xiàn)，這樣不僅沒有數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)闹T多中間環(huán)節(jié)，編碼內(nèi)容的安全系數(shù)也更高。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

1.系統(tǒng)文件管理輸入模塊

管理文件模塊主要功能是通過一個網(wǎng)絡(luò)端口接收一個客戶機中需要進(jìn)行編碼或者需要轉(zhuǎn)碼的數(shù)字文件，將這些編碼文件有序的輸入存放在一個編碼器中。

2.編碼加密模塊初始化編碼模塊

主要用于針對AVS2中的編碼數(shù)據(jù)或者是AVS2數(shù)據(jù)包的初始加密，將一個數(shù)據(jù)編碼后，發(fā)送給一臺drm這個服務(wù)器，drm這個服務(wù)器在接收到這個編碼器的加密請求后，再次發(fā)送給這個編碼器。

3.編碼器轉(zhuǎn)碼復(fù)位加密器

該模塊將復(fù)位編碼器轉(zhuǎn)碼后的多個AVS2編轉(zhuǎn)碼的ts流進(jìn)行sm4或者多個aes的復(fù)位加密。根據(jù)不同客戶的技術(shù)要求，如確定視頻的圖像分辨率的具體大小，視頻的播放格式，視頻的播放碼率，音頻的播放格式，音頻的播放碼率，是否可能需要及時加載新日志或者添加字幕等，對視頻文件編碼進(jìn)行視頻編碼和運轉(zhuǎn)的加密處理，在文件編碼的整個過程中對音頻AVS2流和視頻的關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻加密、加密后的視頻AVS2流在視頻與其他音頻問的數(shù)據(jù)流被復(fù)用后形成一個ts流，送到視頻輸出機的文件編碼管理系統(tǒng)模塊。

4.加密輸出輸入文件加密管理器

該模塊可以管理用戶編碼和轉(zhuǎn)碼后的所有加密輸出文件，等待加密用戶的自動下載或者觀看。

三、編碼和轉(zhuǎn)碼數(shù)字加密系統(tǒng)模塊的軟件架構(gòu)與功能實現(xiàn)

1.編碼和轉(zhuǎn)碼數(shù)字加密系統(tǒng)模塊的軟件架構(gòu)

（1）數(shù)字源串流復(fù)用編碼模塊，從一個輸入編碼文件中直接讀取一個ts編碼文件，將這個ts文件進(jìn)行復(fù)制使用，復(fù)制使用工作完成后，根據(jù)數(shù)字音視頻的兩種編碼文件格式，分別將聲音視頻和數(shù)字音頻編碼數(shù)據(jù)分別送入一個相應(yīng)的視頻解碼器中，若需要輸入的視頻文件格式是其他形式的文件則直接將其送入到音視頻文件編碼處理模塊中來進(jìn)行視頻編碼。（2）使用視頻數(shù)字解碼處理模塊，完成一個視頻數(shù)字解碼。（3）利用音額信號解碼處理模塊，完成一個音頻信號數(shù)字解碼。（4）利用視頻數(shù)字編碼處理模塊，完成一個AVS2的兩個視頻數(shù)字編碼。（5）使用加密數(shù)據(jù)模塊，完成AVS2的加密關(guān)鍵就是編碼加密，可以通過各種軟件編碼實現(xiàn)，也或者可以通過硬件編碼處理器或額外插入的加密解碼卡，用各種硬件編碼來直接實現(xiàn)加密。（6）利用音頻數(shù)字編碼處理模塊，完成整個音頻的數(shù)字編碼。（7）視編碼復(fù)制使用視頻模塊：將視頻編碼后的數(shù)字視頻編碼數(shù)據(jù)和其他音頻編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制使用后形成的。

2.AVS2芯片內(nèi)容模塊加密芯片封裝

AVS2芯片加密內(nèi)容封裝主要是對ts和es層進(jìn)行內(nèi)容加密，確保所有終端視頻芯片擁有能夠直接支持硬件安全性的視頻傳輸路徑。這種加密方法具體有兩個主要優(yōu)點：一來就是使加密的文件計算量小，二來就是沒有生成一個可以加密播放的數(shù)字文件，使得加密播放的文件概率小很多，提高了數(shù)字文件的加密安全性。

3.加密密碼算法

使用分組明文密碼就是將每個明文數(shù)據(jù)，按固定明文長度順序進(jìn)行加密分組，然后在同一密鑰組的控制下面對逐個分組數(shù)據(jù)進(jìn)行明文加密，從而將各個加密明文中的分組數(shù)據(jù)變換為一個等長的不同密文的一種密碼。

四、結(jié)論

本文主要提出了一種基于編碼AVS2的超高清編轉(zhuǎn)碼加密處理系統(tǒng)，這樣大大節(jié)約了復(fù)雜數(shù)據(jù)碼流存儲占用空間或者視頻碼流數(shù)據(jù)傳輸空間帶寬，同時，在視頻編碼內(nèi)部加密可以實現(xiàn)，這樣不僅沒有復(fù)雜數(shù)據(jù)碼流傳輸?shù)闹T多中間環(huán)節(jié)，視頻編碼內(nèi)容的安全系數(shù)也更高。