CN110198458A - 一种加密音视频数据的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种加密音视频数据的处理方法及装置，其中方法用于各终端设备，包括：获取音视频流数据，并对音视频流数据编码；从编码后的音视频流数据中提取特征帧数据；获取服务器发送的交互请求信令；对特征帧数据和交互请求信令同时加密得到加密数据；将加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；确认补充增强信息单元中的加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；当补充增强信息单元中的加密数据的数据大小小于预设数据大小，在补充增强信息单元中进行字符补充使得加密数据的数据大小达到预设数据大小。本发明可以提高加密的实时性，还可以进一步增强信息的安全性，同时也降低了数据整体的压缩时延，并提高了压缩效率。
Description
技术领域
本发明涉及音视频安全技术领域，具体涉及一种加密音视频数据的处理方法及装置。
背景技术
随着网络和多媒体技术的飞速发展，越来越多的音视频数据开始在互联网上被广泛应用，同时，也随着人们的版权意识的不断增强，人们开始关注对音视频数据的版权保护以及安全保密问题。因此，音视频数据的加密保护在互联网通信传输中越来越重要。
目前现有技术中的音视频数据在加密的过程中，通常是对已录制好的音视频文件的全部数据信息作为一个整体同时进行加密，使用复杂的加密算法基于相同的密钥对音视频文件进行加密，从不考虑音视频文件的数据格式类型，但由于音视频数据是基于特定的数据格式同时被加密的，因此，这将导致音视频播放设备无法对已加密的音视频数据进行正常的解密播放。另外，现有技术中还存在利用熵编码的加密算法对音视频数据进行加密，其在加密的过程中，只对颜色变换过后的色度残差数据加密，由于色度残差数据只有几个比特，需要持续等待凑齐64位分组大小的比特流数据才进行数据发送，因此，会导致网络传输时延增加，造成数据压缩时延增加以及数据压缩效率降低。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中由于音视频数据是基于特定的数据格式同时被加密的，导致音视频播放设备无法对已加密的音视频数据进行正常的解密播放，并且，在加密的过程中，需要持续等待凑齐64位分组大小的比特流数据才进行数据发送，会导致网络传输时延增加，造成数据压缩时延增加和数据压缩效率降低。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
根据第一方面，本发明实施例提供一种加密音视频数据的处理方法，用于各终端设备，包括如下步骤：
获取音视频流数据，并对所述音视频流数据编码；
从所述编码后的所述音视频流数据中提取特征帧数据；
获取服务器发送的交互请求信令；
对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据；
将所述加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；
确认所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；
当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小小于预设数据大小，在所述补充增强信息单元中进行字符补充使得所述加密数据的所述数据大小达到所述预设数据大小。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述的加密音视频数据的处理方法，还包括：
当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小不小于预设数据大小，存储所述加密数据并将其作为待发送数据。
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述音视频码流数据结构为H264码流数据结构。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述补充增强信息单元用于用户进行自定义数据格式类型。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述交互请求信令包括心跳信息、码流调节信息和码流协议地址信息。
结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述特征帧数据包括：帧内编码帧和向前预测帧。
结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，利用对称加密算法对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据。
根据第二方面，本发明实施例提供一种加密音视频数据的处理装置，用于各终端设备，包括：
第一获取模块，用于获取音视频流数据，并对所述音视频流数据编码；
提取模块，用于从所述编码后的所述音视频流数据中提取特征帧数据；
第二获取模块，用于获取服务器发送的交互请求信令；
加密模块，用于对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据；
存放模块，用于将所述加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；
确认模块，用于确认所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；
补充模块，用于当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小小于预设数据大小，在所述补充增强信息单元中进行字符补充使得所述加密数据的所述数据大小达到所述预设数据大小。
根据第三方面，本发明实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现第一方面或第一方面任一实施方式中所述的加密音视频数据的处理方法的步骤。
根据第四方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面或第一方面任一实施方式中所述的加密音视频数据的处理方法的步骤。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明实施例中的加密音视频数据的处理方法及装置，其中方法，实时获取音视频流数据，可以提高加密的实时性，并且同时对音视频流的特征帧数据和交互请求信令进行加密，可以进一步增强信息的安全性，并将加密后的信息存放在补充增强信息单元中使其在达到预设数据大小的情况下进行数据发送，可以将其数据整体的压缩时延，提高压缩效率，对不满足预设数据大小的加密数据进一步补充使其满足要求，便于数据压缩及数据发送。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中加密音视频数据的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例中对称加密算法的流程图；
图3为本发明实施例中加密音视频数据的处理装置的结构框图；
图4为本发明实施例中终端设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种加密音视频数据的处理方法，用于各终端设备，此处的各终端设备可以为视频会议终端或其它类型的移动终端设备，各终端设备用于与远端的流媒体服务器建立起通信交互。具体地，本实施例中的加密音视频数据的处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：获取音视频流数据，并对音视频流数据编码。此处的音视频流数据表示利用流媒体设备正在录制且连续的音频数据和/或视频数据，并非流媒体设备已经录制好的音视频数据。因此，本实施例中的音视频流数据为实时录制的音频数据和/视频数据，例如：音视频流数据可以为MP3音频数据或MP4视频数据。为了音视频流数据可以更好地进行数据传输，需要对音视频数据流进行编码，即将音视频流数据转变成二进制形式的编码数据，本实施例中的编码采用h264编码格式，利用h264编码格式实时对音视频流数据进行编码后加密。获取音视频流数据可以有利于提高加密速度，保证数据编码以及加密的实时性。
步骤S2：从编码后的音视频流数据中提取特征帧数据。此处的特征帧数据为帧内编码帧、向前预测帧，不包括双向预测帧，其中帧内编码帧为h264编码格式中的I帧，向前预测帧为h264格式中的P帧，双向预测帧为h264编码格式中的B帧。由于I帧、P帧表明的是完整的音频帧或视频帧，为了提高加密速度，不需要对B帧进行处理。I帧、P帧作为音视频流的关键帧，根据分析每帧音视频流数据的帧标识，提取出每帧音视频流数据的I帧、P帧。特征帧数据作为音视频流数据中的重要信息，只要对这些重要信息进行有效加密，就可以确保音视频流数据的安全性，无需对音视频流数据的全部内容信息均进行加密，因此，在很大程度上，可减少音视频流数据的数据加密大小，有利于提高数据的传输速度。
步骤S3：获取服务器发送的交互请求信令。此处的交互请求指令包括心跳信息、码流调节信息和码流协议地址信息。其中心跳信息用于检测各终端设备能否与服务器建立通信连接，码流调节信息用于调节音视频数据的码率或帧率的指令信息，码流协议地址信息主要为各终端设备向服务器进行推流或拉流的协议地址信息。
步骤S4：对特征帧数据和交互请求信令同时加密得到加密数据。此处的加密主要利用对称加密算法对特征帧数据和交互请求信令同时加密得到加密数据，之所以将提取的特征帧数据与交互请求信令同时进行加密，是因为传统的基于熵编码的音视频数据，由于熵编码后的音视频数据为预测变化量化之后的亮度和色度残差数据，往往只对色度残差数据进行加密，但该色度残差数据仅仅为几个比特流，此时需要持续等待下一组的色度残差数据凑齐到一定大小才进行数据加密，显然，延长了加密时间，导致了整体的数据效率降低，并且，下一组的色度残差数据过大，也会使得音视频数据的压缩比发生改变，并且不同数据大小的音视频数据为了凑成一组加密，也会造成网络传输时发生延迟、丢包以及拥堵的现象。另外，如果直接对几个比特流的数据加密，显然，也会导致加密成本较高。
本实施例将交互请求信令与特征帧数据同时加密使其尽可能不至于加密的数据过小，进一步可实现降低加密成本。本实施例采用对称加密算法，对称加密算法属于较为实用的数据加密算法，其加密精度较高。
具体地，对特征帧数据和交互请求信令采用对称加密算法进行加密，如图2所示，即第一步，采用DIVUCSA规范的json明文，通过一个固定的初始置换IP置换K来获得K0＝IP(K)＝H0L0，H0是K0的高字节32位，L0是K0的低字节32位；第二步，进行16轮完全相同的运算，在这里数据与密钥相结合，第三步，对于H16L16应用初始置换IP的逆置换,得到加密数据。更为具体地，“交互请求信令流”中包含的信令，格式采用DIVUCSA协议，加密或明文传送。
交互请求信令帧如下:
其中参数如下:
(1)payload_type:
明文传送模式，payload_type等于5。
密文传送模式，payload_type等于260(255+X)。
X取值如下:
X＝6:XOR
X＝7:DES
X＝8:AES
X＝128:加密视频数据
X＝129:加密音频数据
X＝其他:保留值
(2)UUID[16]
明文传送模式，UUID是随机字符串。
密文传送模式，UUID是加密公钥(大部分加密算法不需要公钥)。
(3)DIVUCSA
明文传送模式，符合DIVUCSA规范的JSON数据。
密文传送模式，加密运算后的符合DIVUCSA规范的JSON数据。
基本格式如下:
步骤S5：将加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中。此处的音视频码流数据结构为H264码流数据结构该H264码流数据结构便于音视频数据的处理。此处的补充增强信息单元为简称SEI，SEI为H264码流数据结构中的一部分，SEI主要用于用户进行自定义数据格式类型，由于SEI的数据格式采用标准的数据格式类型存储数据，其不影响H264码流数据结构中存储的音视频数据的解码播放。并且，SEI可以快速识别出与H264码流数据有冲突的数据。
步骤S6：确认补充增强信息单元中的加密数据的数据大小是否小于预设数据大小。此处的预设数据大小为64位字节的数据大小，当然，预设数据大小还可以为128位字节或其它位数的字节。通常情况下，加密后的特征帧数据和交互请求信令的数据大小大于或等于64位的字节，即使加密后的特征帧数据和交互请求信令小于64位字节，但也是接近64位字节的大小。此处确认补充增强信息单元中加密数据的目的为了保证可以对补充增强信息单元存放的数据同时进行数据发送，进而提高网络传输效率，以免在传输的过程中发生数据丢包现象，并且补充增强信息单元中的存储的数据基本类型一致，因此，将其存储在补充增强信息单元中也不会改变数据的压缩比。
步骤S7：当补充增强信息单元中的加密数据的数据大小小于预设数据大小，在补充增强信息单元中进行字符补充使得加密数据的数据大小达到预设数据大小。正常情况下，补充增强信息单元中存放了大于或等于64位的字节数据，当补充增强信息单元中存放数据小于64位的字节，可以在补充增强信息单元的头位置或尾位置补充字符使其达到64位的字节大小，例如：对于00000001开头的加密数据，如果其数据大小小于64位字节，头标识+数据可以补充成头标识+数据：00...(N)...00,或者FF...(N)...FF达到64位字节的大小。本实施例将特征帧数据与交互请求信令的加密数据封装在补充增强信息单元中，可以音视频数据的整体压缩效率，降低了音视频数据的压缩时延，同时在保证数据安全的情况下具有很高的实时性，也便于各终端设备对补充增强信息单元中存储的数据进行解码播放。
步骤S8：当补充增强信息单元中的加密数据的数据大小不小于预设数据大小，存储加密数据并将其作为待发送数据。即加密后的特征帧数据与交互请求信令为满足补充增强信息单元存储信息的要求。SEI为H264码流数据结构中的一部分，SEI主要用于用户进行自定义数据格式类型，由于SEI的数据格式采用标准的数据格式类型存储数据，其不影响H264码流数据结构中存储的音视频数据的解码播放。因此，将加密数据放置在SEI中进行封装存储，便于数据发送和终端解码，在很大程度上可以提高数据压缩效率。
具体地，加密数据,按如下格式封装成SEI。
加密音视频数据将封装如下:
本发明实施例中的加密音视频数据的处理方法，实时获取音视频流数据，可以提高加密的实时性，并且同时对音视频流的特征帧数据和交互请求信令进行加密，可以进一步增强信息的安全性，并将加密后的信息存放在补充增强信息单元中使其在达到预设数据大小的情况下进行数据发送，可以将其数据整体的压缩时延，提高压缩效率，对不满足预设数据大小的加密数据进一步补充使其满足要求，便于数据压缩及数据发送。
实施例2
本发明实施例提供一种加密音视频数据的处理装置，用于各终端设备，如图3所示，包括：
第一获取模块31，用于获取音视频流数据，并对音视频流数据编码；
提取模块32，用于从编码后的音视频流数据中提取特征帧数据；
第二获取模块33，用于获取服务器发送的交互请求信令；
加密模块34，用于对特征帧数据和交互请求信令同时加密得到加密数据；
存放模块35，用于将加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；
确认模块36，用于确认补充增强信息单元中的加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；
补充模块37，用于当补充增强信息单元中的加密数据的数据大小小于预设数据大小，在补充增强信息单元中进行字符补充使得加密数据的数据大小达到预设数据大小。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，在图3中，还包括：
存储模块38，用于当补充增强信息单元中的加密数据的数据大小不小于预设数据大小，存储加密数据并将其作为待发送数据。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，音视频码流数据结构为H264码流数据结构。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，补充增强信息单元用于用户进行自定义数据格式类型。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，交互请求信令包括心跳信息、码流调节信息和码流协议地址信息。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，特征帧数据包括：帧内编码帧和向前预测帧。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，利用对称加密算法对特征帧数据和交互请求信令同时加密得到加密数据。
本发明实施例中的加密音视频数据的处理装置，实时获取音视频流数据，可以提高加密的实时性，并且同时对音视频流的特征帧数据和交互请求信令进行加密，可以进一步增强信息的安全性，并将加密后的信息存放在补充增强信息单元中使其在达到预设数据大小的情况下进行数据发送，可以将其数据整体的压缩时延，提高压缩效率，对不满足预设数据大小的加密数据进一步补充使其满足要求，便于数据压缩及数据发送。
实施例3
本发明实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现实施例1中加密音视频数据的处理方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
实施例4
本发明实施例提供一种终端设备，如图4所示，包括存储器420、处理器410及存储在存储器420上并可在处理器410上运行的计算机程序，处理器410执行程序时实现实施例1中加密音视频数据的处理方法的步骤。
图4是本发明实施例提供的执行列表项操作的处理方法的一种终端设备的硬件结构示意图，如图4所示，该终端设备包括一个或多个处理器410以及存储器420，图4中以一个处理器410为例。
执行列表项操作的处理方法的播放设备还可以包括：输入装置430和输出装置440。
处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
处理器410可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器410还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种加密音视频数据的处理方法，用于各终端设备，其特征在于，包括如下步骤：
获取音视频流数据，并对所述音视频流数据编码；
从所述编码后的所述音视频流数据中提取特征帧数据；
获取服务器发送的交互请求信令；
对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据；
将所述加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；
确认所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；
当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小小于预设数据大小，在所述补充增强信息单元中进行字符补充使得所述加密数据的所述数据大小达到所述预设数据大小。
2.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，还包括：
当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小不小于预设数据大小，存储所述加密数据并将其作为待发送数据。
3.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，所述音视频码流数据结构为H264码流数据结构。
4.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，所述补充增强信息单元用于用户进行自定义数据格式类型。
5.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，所述交互请求信令包括心跳信息、码流调节信息和码流协议地址信息。
6.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，所述特征帧数据包括：帧内编码帧和向前预测帧。
7.根据权利要求1所述的加密音视频数据的处理方法，其特征在于，利用对称加密算法对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据。
8.一种加密音视频数据的处理装置，用于各终端设备，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取音视频流数据，并对所述音视频流数据编码；
提取模块，用于从所述编码后的所述音视频流数据中提取特征帧数据；
第二获取模块，用于获取服务器发送的交互请求信令；
加密模块，用于对所述特征帧数据和所述交互请求信令同时加密得到加密数据；
存放模块，用于将所述加密数据存放在音视频码流数据结构的补充增强信息单元中；
确认模块，用于确认所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小是否小于预设数据大小；
补充模块，用于当所述补充增强信息单元中的所述加密数据的数据大小小于预设数据大小，在所述补充增强信息单元中进行字符补充使得所述加密数据的所述数据大小达到所述预设数据大小。
9.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的加密音视频数据的处理方法的步骤。
10.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7任一项所述的加密音视频数据的处理方法的步骤。
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