無線視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)安全保護(hù)研究

熊哲源，張江山

（江西警察學(xué)院，江西 南昌 330100）

一、無線視頻監(jiān)控概述

公安物聯(lián)網(wǎng)以“人、車、物、事件”等為感知對(duì)象，通過各類傳感器和公共安全網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)相關(guān)信息全天候的自動(dòng)采集、跨地域的全面共享，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。在公安物聯(lián)網(wǎng)中，視頻數(shù)據(jù)的作用已經(jīng)越來越重要。由于無線視頻監(jiān)控部署快速、靈活、成本低，可以加強(qiáng)和補(bǔ)充有線監(jiān)視系統(tǒng)，能夠有效地防范犯罪和恐怖襲擊，已成為公安物聯(lián)網(wǎng)的研究熱點(diǎn)之一。

無線視覺傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Visual Sensor Networks,WVSN) 包含裝備有攝像頭的傳感器節(jié)點(diǎn)，結(jié)合無線通信與網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)安全、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理和檢索視頻數(shù)據(jù)。[1]WVSN 應(yīng)用范圍包括無線視頻監(jiān)控、環(huán)境和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、智能交通系統(tǒng)和智能家居等。WVSN 視頻監(jiān)控常用于目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤，在滿足特定服務(wù)質(zhì)量（QoS）情況下，監(jiān)測(cè)興趣事件的發(fā)生，比如偵查犯罪和恐怖襲擊等。由于在能量、計(jì)算和存儲(chǔ)能力等方面的限制，視頻監(jiān)控對(duì)于WVSN 是具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)橐曨l和圖像編碼與傳輸資源消耗很大，而且無線信道頻譜利用率低，容易被攻擊。

WVSN 一般部署在戶外或室內(nèi)環(huán)境，任何實(shí)體將其無線電接口調(diào)至無線信道的頻率都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，這使得攻擊者能輕易地?cái)_亂和誤導(dǎo)合法用戶間的通信。所采集到的數(shù)據(jù)是為下一步行動(dòng)作決策，或者作為特殊事件的調(diào)查證據(jù)，如果數(shù)據(jù)被篡改或偽造可能導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)果，因此保證數(shù)據(jù)安全也至關(guān)重要[2]。當(dāng)WVSN 部署在機(jī)場(chǎng)、火車站、商場(chǎng)或辦公樓等公共區(qū)域時(shí)，用戶會(huì)很關(guān)注數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。當(dāng)視頻監(jiān)控應(yīng)用于家庭或醫(yī)院病房等私人環(huán)境時(shí)，用戶會(huì)非常關(guān)心他們的隱私保護(hù)問題。

WVSN 的資源限制使得它很容易受到各種攻擊，從視頻攔截、篡改、重放之前存儲(chǔ)的幀、向網(wǎng)絡(luò)中注入假幀，到中斷整個(gè)傳輸。與主要處理標(biāo)量數(shù)據(jù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) （Wireless Sensor Networks，WSN）不同，WVSN 中的視頻數(shù)據(jù)安全可能需要不同的方法。設(shè)計(jì)WVSN 數(shù)據(jù)安全機(jī)制的基本目標(biāo)如下：

（一）隱私

在某些應(yīng)用中，視頻應(yīng)該只捕捉被監(jiān)控對(duì)象的行為或動(dòng)作，而不是他們的身份。在視頻處理環(huán)境中，隱私保護(hù)被定義為在視頻幀的某些區(qū)域（如人臉或車牌號(hào)） 隱藏敏感信息以保護(hù)主體身份的遮蔽、模糊或征用過程。因此，竊聽者無法通過訪問/攔截發(fā)送方和接收方之間傳輸?shù)囊曨l幀來提取有意義的信息。

（二）完整性

視頻應(yīng)該從其預(yù)期的來源收到，沒有任何修改。確保接收方在傳送過程中未被任何惡意用戶更改給定的視頻序列。

（三）身份認(rèn)證

視頻應(yīng)該來自真實(shí)的來源。確保接收方所提供的視頻序列來自預(yù)期的（合法的）發(fā)送方，而不是該發(fā)送方的模擬方。

由于傳感器節(jié)點(diǎn)資源有限，可以被視為攻擊的軟目標(biāo)，因此必須在傳感器節(jié)點(diǎn)上至少實(shí)現(xiàn)一些基本的安全級(jí)別來抵御這些攻擊。目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全方面已經(jīng)做了大量的工作，主要包括加密（對(duì)稱和非對(duì)稱密鑰加密）技術(shù)、哈希、認(rèn)證、信任管理和其他高級(jí)技術(shù)。

傳統(tǒng)上，密碼系統(tǒng)使用數(shù)字簽名方法來解決發(fā)送方身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)完整性問題。在WVSN 中，編碼器將是由電池驅(qū)動(dòng)的微型視頻傳感器，這對(duì)計(jì)算和能量有很大的限制。因此，除了原始視頻外，視頻傳感器實(shí)際上不可能對(duì)每一幀進(jìn)行密集的數(shù)字簽名處理計(jì)算并承擔(dān)相關(guān)的傳輸開銷。此外，WVSN 還存在多徑衰落效應(yīng)，與WVSN 相關(guān)的路徑不僅要處理資源限制和不同的視頻編碼范式，還要考慮環(huán)境因素，解決視頻數(shù)據(jù)完整性和認(rèn)證等問題。

二、無線視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)安全保護(hù)研究現(xiàn)狀

到目前為止，關(guān)于WVSN 數(shù)據(jù)安全保護(hù)問題的研究還較少。Kundur 等人提出了一種基于密碼的過程稱為PICO （通過可逆密碼隱藏的隱私），它將人臉識(shí)別算法應(yīng)用于圖像，然后使用對(duì)稱密鑰加密技術(shù)對(duì)識(shí)別出的面部區(qū)域進(jìn)行加密。[3]Goldstein 等人設(shè)計(jì)了一種基于水印的視頻完整性驗(yàn)證方法，克服了傳統(tǒng)的驗(yàn)證機(jī)制如數(shù)字簽名無法區(qū)分攻擊和常規(guī)修改的簽名。[4]根據(jù)文獻(xiàn)[3]中對(duì)包含敏感信息的幀區(qū)域進(jìn)行置亂的低復(fù)雜度隱私保護(hù)機(jī)制，每一幀都可以進(jìn)一步進(jìn)行盲水印處理，使置亂映射規(guī)范化，嵌入認(rèn)證信息。

文獻(xiàn)[5]嘗試定義密碼和水印之間的關(guān)系。然而，很明顯，沒有一個(gè)單一的解決方案足以應(yīng)對(duì)所有類型的安全威脅。因此，在相同或者不同的協(xié)議層中組合安全機(jī)制是常見的解決方案方法。在說明密碼學(xué)或者水印兩者之間，哪一種方法更適合WVSN 之前，應(yīng)先清楚地解釋每種方法及其預(yù)期目標(biāo)。

密碼是通過一個(gè)不安全的通信信道來實(shí)現(xiàn)消息從發(fā)送者到接收者的安全傳輸，安全傳輸有三個(gè)方面的特征，即消息的私密性、完整性和真實(shí)性。它主要通過使用對(duì)稱和非對(duì)稱加密、散列原語以及各種密鑰分發(fā)和信任管理技術(shù)來保持通信機(jī)密。只有那些擁有密鑰的人才能訪問隱藏的內(nèi)容。

另一方面，水印是一個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域，融合了信號(hào)處理、密碼學(xué)、通信理論、編碼壓縮、人類視覺系統(tǒng)（HVS）和視頻質(zhì)量要求等多個(gè)領(lǐng)域。將水印（或數(shù)字簽名） 嵌入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中是信息隱藏的一個(gè)分支，沒有提取算法很難從信號(hào)中去除。

與傳統(tǒng)的密碼學(xué)方法相比，水印算法計(jì)算量小，是傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保證認(rèn)證、隱私和數(shù)字版權(quán)保護(hù)的一種可行的方法。[6]與密碼學(xué)相比，水印信息的嵌入不需要額外的傳輸開銷，因?yàn)樗∥灰话悴粫?huì)添加到原始內(nèi)容中，而是在特定的水印算法確定的位置上替換原始內(nèi)容的某些位。此外，在WVSN 中使用加密方法對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行加密可能會(huì)在源節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生大量的計(jì)算開銷，因?yàn)榕c純量數(shù)據(jù)相比，數(shù)據(jù)集的大小要大得多，從而導(dǎo)致實(shí)時(shí)通信的延遲更大。

隱私、完整性和真實(shí)性這三個(gè)數(shù)據(jù)安全問題的解決方案大都是基于密碼學(xué)、水印，有時(shí)是兩者的結(jié)合。Rahman 等人提出了一種隱私保護(hù)機(jī)制，對(duì)視頻隱藏敏感信息，同時(shí)提供有效的監(jiān)控。[7]他們使用了一種加密的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)置亂方法來渲染包含隱私泄露信息的視頻幀區(qū)域。使用多個(gè)抽象級(jí)別來滿足各種用戶角色的隱私特權(quán)。該方案計(jì)算效率高，適用于實(shí)時(shí)視頻傳輸。文獻(xiàn)[8][9]也提出了一些相關(guān)的工作。Wang 等人提出了一種基于水印的框架來解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的隱私和真實(shí)性問題。[10]水印將隱私信息（與被授權(quán)人相關(guān)）以最小的感知變化嵌入和隱藏到視頻中，而在數(shù)據(jù)包頭中嵌入數(shù)字簽名以對(duì)被水印的視頻進(jìn)行認(rèn)證。還有一些其他的研究基于水印方法來解決視頻的隱私、完整性和真實(shí)性問題。[11]

水印是一種更靈活和較低復(fù)雜度的解決方案，能夠確保數(shù)字內(nèi)容的語義沒有被非法來源修改，同時(shí)可以防止無線信道錯(cuò)誤、有損壓縮和其他信號(hào)處理原語。與密碼學(xué)相比，水印可以用于將水印嵌入到內(nèi)容中，而無需額外的傳輸開銷。此外，水印安全性可以通過使用加密方法來補(bǔ)充，這樣攻擊者就不能在截獲的幀序列中檢測(cè)水印。只有使用檢測(cè)算法成功重建“加密”水印的合法接收者才能解密并將其與存儲(chǔ)在自己站點(diǎn)上的水印進(jìn)行比較。

由于對(duì)稱密碼學(xué)的計(jì)算要求相對(duì)較低，對(duì)處理標(biāo)量數(shù)據(jù)的WSN 應(yīng)用也許是可行的，但是，它需要對(duì)密鑰的分發(fā)進(jìn)行強(qiáng)有力的信任管理，對(duì)于WVSN 視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用是不切實(shí)際的。與對(duì)稱密碼學(xué)相比，非對(duì)稱密碼學(xué)是一種更好的防止竊聽和折衷節(jié)點(diǎn)攻擊的解決方案。但是，為了執(zhí)行簽名驗(yàn)證操作，需要一些節(jié)點(diǎn)具有更高的計(jì)算能力。公鑰密碼學(xué)是一種計(jì)算密集型的方法，對(duì)于資源有限、電池供電的攝像機(jī)傳感器節(jié)點(diǎn)來說是不可行的，這些節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行視頻捕獲的同時(shí)還需要執(zhí)行視頻處理和傳輸操作，因此不適用于WVSN。

基于水印的安全機(jī)制，由于其較低的復(fù)雜性和簡單性而適合于WVSN，在考慮環(huán)境約束的情況下，可以采用加密和哈希的方法來補(bǔ)充水印的嵌入和檢測(cè)機(jī)制。然而，WVSN 視頻數(shù)據(jù)安全保護(hù)依然存在相當(dāng)大的研究空白。

三、數(shù)字視頻水印工作原理

Hui-Yu 等人提出利用分布式源編碼的原理，利用數(shù)據(jù)隱藏和信道編碼的雙重性，可以實(shí)現(xiàn)WVSN 的水印技術(shù)。[12]數(shù)字視頻水印技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的研究和實(shí)現(xiàn)，但在WVSN 中幾乎沒有應(yīng)用。視頻水印框架一般包括以下三個(gè)模塊。

一是嵌入函數(shù)。嵌入函數(shù)位于源攝像機(jī)傳感器內(nèi)，通常有三個(gè)輸入：（1）作為水印嵌入的信息；（2）要嵌入水印的視頻序列；（3）可選密鑰，用于為水印信息提供額外的安全級(jí)別。

二是檢測(cè)函數(shù)。視頻解碼器對(duì)接收到的視頻進(jìn)行解碼后，在接收器處應(yīng)用檢測(cè)功能。檢測(cè)函數(shù)使用密鑰（如果使用）提取水印信息，并將其傳遞給比較器函數(shù)，以驗(yàn)證其成功恢復(fù)，并確保接收到的視頻的真實(shí)性和完整性。

三是比較器函數(shù)。該函數(shù)通過將原始水印W與重構(gòu)水印進(jìn)行比較，生成一個(gè)表示水印重構(gòu)程度的實(shí)值。如果該值等于或大于預(yù)定義的失真閾值測(cè)度，則采用水印成功重構(gòu)，驗(yàn)證視頻的真實(shí)性。否則，視頻幀將被認(rèn)為是可疑的并被丟棄。失真閾值測(cè)量通常是根據(jù)信道條件來設(shè)置的。它提供了靈活性的情況下，水印的重要部分已經(jīng)恢復(fù)，但不完全是100%，因?yàn)樵谝壮鲥e(cuò)的無線環(huán)境中數(shù)據(jù)很有可能丟失。如圖1 和圖2 所示。

圖1 編碼器端的水印嵌入過程

圖2 解碼器端的水印檢測(cè)與驗(yàn)證

（一）視頻水印的設(shè)計(jì)目標(biāo)

除了視頻水印算法的基本方法和結(jié)構(gòu)外，Hartung 和Kutter 還提出了以下多媒體水印方案的設(shè)計(jì)目標(biāo)。[13]

1.魯棒性：指水印在水印視頻中由于幀丟失、重排序和平均、壓縮、噪聲、剪切、低比特率編碼等攻擊而對(duì)修改后的水印的存續(xù)率。

2.不可見性：指水印在給定的水印視頻中不易被察覺的程度。這是相對(duì)于人類視覺系統(tǒng)（HVS）的測(cè)度。

3.容量：指多媒體內(nèi)容中可以隱藏的水印位形式的可容忍信息量。

4.安全性：指水印算法使用某種加密方法的安全性。

（二）視頻水印方案的分類

由于視頻可以看作是一組具有周期性間隔的靜止圖像序列，因此人們普遍認(rèn)為，大多數(shù)的圖像水印方案都可以應(yīng)用于幾乎不需要修改的視頻。然而，由于視頻水印的實(shí)時(shí)性要求和復(fù)雜性、幀間冗余度過高、活躍和非活躍區(qū)域之間的非規(guī)范化平衡等原因，現(xiàn)實(shí)與這種感知是不同的。水印方案可以分為四大類。

1.實(shí)現(xiàn)域。大多數(shù)的水印方案在實(shí)現(xiàn)域上可分為兩類，即空間域和變換域。

（1）空間域視頻水?。褐咐靡曨l幀像素間的相關(guān)性來嵌入水印的方案。嵌入是通過改變視頻幀特定區(qū)域的像素位置、強(qiáng)度、像素替換等簡單操作，將水印嵌入到原始內(nèi)容中?？臻g域方案在實(shí)現(xiàn)和處理方面的復(fù)雜度較低，但對(duì)HVS 的感知能力較強(qiáng)，對(duì)攻擊的魯棒性較差。文獻(xiàn)[14]提出了一些空間域水印方案。

（2）變換域視頻水印：是指將水印嵌入到變換后的視頻系數(shù)中，具有更強(qiáng)的信息隱藏能力和對(duì)水印攻擊的魯棒性的方案。變換域的水印比空間域的水印要多，因?yàn)樾畔⒖梢詳U(kuò)展到整個(gè)視頻幀。最常用的變換方法是離散余弦變換(DCT)，離散小波變換(DWT)和離散傅里葉變換(DFT)。

2.感知能力。視頻水印可分為可感知和不可感知兩種方案，其分類參數(shù)為HVS （Human Visual System，人眼視覺系統(tǒng)）。

（1）可感知視頻水印：指水印以可見方式嵌入到主視頻信號(hào)中的方案。

（2）不可感知視頻水印：指水印以不可見方式嵌入到主視頻信號(hào)中的方案。

3.探測(cè)。水印方案還可以根據(jù)解碼端水印檢測(cè)算法檢測(cè)重構(gòu)視頻水印所需的信息進(jìn)行分類。

（1）盲視頻水印：指的是在解碼器上不需要原始視頻的方案。然而，從視頻幀中提取水印需要密鑰和水印位模式。

（2）非盲關(guān)視頻水?。菏侵冈诮邮斩诵枰孛苊荑€、水印位模式和原始視頻檢測(cè)水印的方案。

4.應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)的不同，視頻水印方案也可以分為魯棒、半脆弱和脆弱三種。

（1）魯棒的視頻水印方案：指能夠承受大部分視頻壓縮和處理操作的水印方案。版權(quán)保護(hù)和所有權(quán)認(rèn)證等應(yīng)用要求水印必須在針對(duì)惡意攻擊和容易出錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩h(huán)境中保持足夠的魯棒性。

（2）半脆弱視頻水?。菏侵傅氖翘貏e有預(yù)謀的方案，以應(yīng)付一定程度的失真，這些失真可能以噪音或攻擊的形式出現(xiàn)。

（3）脆弱視頻水?。菏侵笇?duì)視頻幀中所有可能的修改都敏感的方案。脆弱水印方案一般用于內(nèi)容認(rèn)證和視頻完整性認(rèn)證等應(yīng)用。由于這些方案是在密碼學(xué)安全性和強(qiáng)局部化特性的保護(hù)下進(jìn)行的，因此可以檢測(cè)到幀的微小變化。

四、基于水印的無線視頻數(shù)據(jù)安全機(jī)制設(shè)計(jì)及應(yīng)用

目前，已有許多關(guān)于在不同的編解碼器和平臺(tái)上進(jìn)行的視頻水印研究，但是，由于體系結(jié)構(gòu)的差異，這些技術(shù)無法應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。文獻(xiàn)[15]中運(yùn)用的數(shù)字指紋、篡改檢測(cè)、廣播監(jiān)控和元數(shù)據(jù)插入等技術(shù)在無線視頻通信，甚至處理標(biāo)量數(shù)據(jù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中也很少應(yīng)用。

(一)WVSN 水印方案的概念框架

圖3 WVSN 中安全通信的概念框架

在WVSN 的背景下，隱私、信任管理和身份驗(yàn)證等安全問題具有高度的相關(guān)性，單靠數(shù)字水印不足以解決所有這些問題。因此，如圖3 所示，在文獻(xiàn)[16]中提出了一個(gè)8 階段的概念框架，為基于水印的WVSN 數(shù)據(jù)安全通信提供指導(dǎo)，其主要階段簡述如下。

1.應(yīng)用場(chǎng)景提?。鹤R(shí)別特定于應(yīng)用的QoS 需求，如及時(shí)性或可靠性。例如，部署在戰(zhàn)場(chǎng)、交通或醫(yī)院監(jiān)控環(huán)境中的監(jiān)控系統(tǒng)具有不同類型的風(fēng)險(xiǎn)、關(guān)注點(diǎn)和資源。因此，必須了解應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)密度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、軟硬件資源等方面的設(shè)置，才能為其設(shè)計(jì)安全機(jī)制。

2.隱私保護(hù)：這一階段是為多媒體內(nèi)容提供隱私保護(hù)。該概念框架提出了在水印設(shè)計(jì)中引入隱私保護(hù)機(jī)制。

3.認(rèn)證：這個(gè)階段開發(fā)了一種機(jī)制來識(shí)別和認(rèn)證多媒體內(nèi)容的發(fā)起人。該框架提出了使用數(shù)字水印來保證多媒體內(nèi)容的正確性和機(jī)密性。

4.信任管理：這一階段涉及建立信任管理，以增強(qiáng)WVSN 中節(jié)點(diǎn)的安全性和可靠性。由于網(wǎng)絡(luò)部署在一個(gè)不受控制的環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)很有可能受到危害。

5.WVSN 水印技術(shù)：該階段包括水印生成、嵌入和檢測(cè)三個(gè)子階段。利用線性反饋移位寄存器生成水印比特序列，在Kolmogorov 復(fù)雜度規(guī)則的約束下進(jìn)一步變換水印比特序列，以增強(qiáng)水印的安全性。為了達(dá)到嵌入的目的，水印序列比特和多媒體數(shù)據(jù)（從周圍捕獲）在傳感器節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行多模態(tài)融合。然后通過對(duì)多模數(shù)據(jù)進(jìn)行原子三邊測(cè)量形成的非線性系統(tǒng)方程求解，得到帶水印的解。最后，將水印方案通過無線通信傳輸給接收機(jī)。然后在接收端進(jìn)行盲水印檢測(cè)，驗(yàn)證水印的存在性。

6.理論分析與仿真：在WVSN 環(huán)境確定所提出架構(gòu)的兼容性、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

總體而言，以上理論框架討論了WVSN 中從隱私和身份認(rèn)證到信任管理的安全問題。

（二）WVSN 水印方案的主要設(shè)計(jì)要求

另外，我們還對(duì)文獻(xiàn)中最相關(guān)的WVSN 視頻水印技術(shù)進(jìn)行了深入的比較研究，如表1 所示。

表1 視頻水印技術(shù)綜述

Wang 提出了一種用于WVSN 多媒體認(rèn)證的通信資源感知的自適應(yīng)水印方案。[17]該方案所面臨的主要挑戰(zhàn)是如何在低成本的傳感器中有效地嵌入/保護(hù)/提取水印，并以節(jié)能的方式傳輸經(jīng)過認(rèn)證的多媒體。通過嵌入具有自適應(yīng)編碼冗余的水印，自適應(yīng)地分配網(wǎng)絡(luò)資源來保護(hù)包含水印信息的多媒體數(shù)據(jù)包，保證了水印的傳輸質(zhì)量。由于水印對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件具有自適應(yīng)性，并且利用幀間相關(guān)性降低了處理延遲，因此該方案能夠獲得合理的通信能量效率和實(shí)時(shí)性能。

文獻(xiàn)[18]提出了一種基于小波樹的魯棒盲圖像水印技術(shù)，該技術(shù)以彩色像素為單位，利用小波域的像素分量特征進(jìn)行水印嵌入。在彩色圖像中，每個(gè)像素由24 位組成，8 位分配給每個(gè)R、G 和B 分量。為每個(gè)顏色分量生成小波樹，用不同分量的兩棵樹嵌入一個(gè)水印位。嵌入過程修改兩棵樹之間的差異，使其攜帶有足夠能量的位符號(hào)，以確保嵌入的穩(wěn)健性。該方法通過提取表示嵌入比特的差分符號(hào)，簡化了水印檢測(cè)過程。

文獻(xiàn)[19][20]提出了一種基于F-調(diào)制的WVSN 視頻盲水印方案，專門解決了基于內(nèi)容分析的相關(guān)攻擊。提出的設(shè)計(jì)側(cè)重于解決WVSN 中視頻傳輸?shù)恼J(rèn)證問題的跨層方法。傳統(tǒng)的水印方案被設(shè)計(jì)成能夠抵抗各種圖像處理攻擊，這些攻擊試圖去除或削弱嵌入的水?。?，需要水印對(duì)意外信號(hào)處理的魯棒性）。在這個(gè)方案中，這個(gè)屬性不再是優(yōu)先權(quán)，因?yàn)闆]有預(yù)期水印的視頻幀將被視為偽造的。以下問題場(chǎng)景用作案例研究：部署用于監(jiān)視高安全區(qū)域的無線視頻監(jiān)視系統(tǒng)，惡意用戶或攻擊者訪問無線通信信道并試圖隱藏銷毀/操作原始視頻。通過抑制真實(shí)傳輸并使用高方向性和強(qiáng)大的天線截取視頻以供預(yù)期接收器使用，對(duì)視頻數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行攻擊。

在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上，我們總結(jié)出WVSN 水印方案的兩個(gè)主要設(shè)計(jì)要求：

1.能量效率：無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)本身受到諸如有限的電源/能量供應(yīng)和計(jì)算能力等限制，導(dǎo)致需要仔細(xì)設(shè)計(jì)水印方案，并適當(dāng)選擇壓縮和信號(hào)處理算法（最好是輕量級(jí)的）。它不僅在視頻處理過程，中而且在傳輸過程中亦有效地利用了能量。

2.健壯性：易出錯(cuò)的無線和開放操作環(huán)境中固有的數(shù)據(jù)丟失或損壞提高了對(duì)更健壯的水印方案的需求，該方案應(yīng)能在與無線環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)包丟失或損壞以及惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊中生存。

五、結(jié)論

隨著無線視頻監(jiān)控的廣泛應(yīng)用，WVSN 將需要足夠的安全機(jī)制保護(hù)其數(shù)據(jù)，而水印是一個(gè)潛在的解決方案，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的方法，如密碼學(xué)和速記法有更高的計(jì)算要求。當(dāng)然，運(yùn)用視頻水印技術(shù)不僅需要解決安全問題，還需要解決WVSN 的資源約束問題。實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)處理能力、電源和網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源的最佳利用，同時(shí)提供對(duì)各種攻擊的保護(hù)，是WVSN 安全機(jī)制的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)。到目前為止，關(guān)于解決WVSN 中的隱私、保密性和認(rèn)證等問題的研究仍處于起步階段，這是一個(gè)有很大創(chuàng)新空間的開放問題。