超高清AVS2编转码加密系统的研究和实现

杨波

摘要：如何在编码和转码的工作过程中有效地对网络视频文件，内容资源进行视频数字化和版权的保护管理，具有很高的社会科学和经济社会研究价值。本文提出一种基于AVS2的超高清编码和转码加密技术系统，该加密系统可以在编码和转码的操作过程中对关键数据进行加密，从而在不大幅度的增加编码处理器运算量的情况下，实现了对数据的加密保护，同时，加密在编码内部可以实现，这样，没有任何数据需要传输的中间环节，安全系数也更高。

关键词：数据加密系统;AVS2;超高清

随着数据采集加密技术的发展，设备的不断进步以及数据的质量高清化快速发展，同等网络时间下的数据也越来越多，这给现阶段的数据传输和数据媒体存储技术带来了更大的技术压力。同时，随着国际网络的不断发展，数据盗版权的问题也日益严重，因此，在对数据进行高效编码压缩的工作过程中对版权数据进行有效保护就显得格外的重要。

一、基于AVS2的超高清编码加密技术系统的优势

本文主要提出了一种基于AVS2的超高清编码机转码加密技术系统，该加密系统将新的编码标准与编码方案紧密结合在了起来，实现了基于AVS2编码的ts级别加密和es级别的编码加密，两种自动加密管理方式各自都有各的优劣，ts级的自动加密，独立于整个编码器，实现简单，但是加密运算量大，基于AVS2的自动加密系统，主要是通过在编码与转码的传输过程中对关键数据进行自动加密与采用drm加密管理，从而在不大幅度的增加视频编码处理器加密运算量的前提下，实现了对版权保护，同时这种加密在编码内部得以实现，这样不仅没有数据直接传输的诸多中间环节，编码内容的安全系数也更高。

二、系统架构设计

1.系统文件管理输入模块

管理文件模块主要功能是通过一个网络端口接收一个客户机中需要进行编码或者需要转码的数字文件，将这些编码文件有序的输入存放在一个编码器中。

2.编码加密模块初始化编码模块

主要用于针对AVS2中的编码数据或者是AVS2数据包的初始加密，将一个数据编码后，发送给一台drm这个服务器，drm这个服务器在接收到这个编码器的加密请求后，再次发送给这个编码器。

3.编码器转码复位加密器

该模块将复位编码器转码后的多个AVS2编转码的ts流进行sm4或者多个aes的复位加密。根据不同客户的技术要求，如确定视频的图像分辨率的具体大小，视频的播放格式，视频的播放码率，音频的播放格式，音频的播放码率，是否可能需要及时加载新日志或者添加字幕等，对视频文件编码进行视频编码和运转的加密处理，在文件编码的整个过程中对音频AVS2流和视频的关键帧数据进行视频加密、加密后的视频AVS2流在视频与其他音频问的数据流被复用后形成一个ts流，送到视频输出机的文件编码管理系统模块。

4.加密输出输入文件加密管理器

该模块可以管理用户编码和转码后的所有加密输出文件，等待加密用户的自动下载或者观看。

三、编码和转码数字加密系统模块的软件架构与功能实现

1.编码和转码数字加密系统模块的软件架构

（1）数字源串流复用编码模块，从一个输入编码文件中直接读取一个ts编码文件，将这个ts文件进行复制使用，复制使用工作完成后，根据数字音视频的两种编码文件格式，分别将声音视频和数字音频编码数据分别送入一个相应的视频解码器中，若需要输入的视频文件格式是其他形式的文件则直接将其送入到音视频文件编码处理模块中来进行视频编码。（2）使用视频数字解码处理模块，完成一个视频数字解码。（3）利用音额信号解码处理模块，完成一个音频信号数字解码。（4）利用视频数字编码处理模块，完成一个AVS2的两个视频数字编码。（5）使用加密数据模块，完成AVS2的加密关键就是编码加密，可以通过各种软件编码实现，也或者可以通过硬件编码处理器或额外插入的加密解码卡，用各种硬件编码来直接实现加密。（6）利用音频数字编码处理模块，完成整个音频的数字编码。（7）视编码复制使用视频模块：将视频编码后的数字视频编码数据和其他音频编码数据进行复制使用后形成的。

2.AVS2芯片内容模块加密芯片封装

AVS2芯片加密内容封裝主要是对ts和es层进行内容加密，确保所有终端视频芯片拥有能够直接支持硬件安全性的视频传输路径。这种加密方法具体有两个主要优点：一来就是使加密的文件计算量小，二来就是没有生成一个可以加密播放的数字文件，使得加密播放的文件概率小很多，提高了数字文件的加密安全性。

3.加密密码算法

使用分组明文密码就是将每个明文数据，按固定明文长度顺序进行加密分组，然后在同一密钥组的控制下面对逐个分组数据进行明文加密，从而将各个加密明文中的分组数据变换为一个等长的不同密文的一种密码。

四、结论

本文主要提出了一种基于编码AVS2的超高清编转码加密处理系统，这样大大节约了复杂数据码流存储占用空间或者视频码流数据传输空间带宽，同时，在视频编码内部加密可以实现，这样不仅没有复杂数据码流传输的诸多中间环节，视频编码内容的安全系数也更高。