专利名称：基于流媒体传播的数字版权管理实现方法
技术领域：
本发明属于计算机多媒体技术领域，特别涉及流媒体播放技术。
背景技术：
人们从网络上获取多媒体信息主要有两种方式下载播放和在线播放。下载播放就是将多媒体文件通过HTTP协议或FTP协议下载到本地硬盘，然后启动多媒体播放器播放。由于多媒体文件通常都很大，从几兆到几十兆甚至几百兆字节大小，要完全下载完需要几分钟、几十分钟、到几个小时不等，往往会使客户等的不耐烦。而且通过这种方式无法观看现场直播、远程教育等实时性较强的节目。下载播放的最大的缺点是无法提供数字版权的保护，用户将多媒体文件下载以后，就可以在网上随意发布，因此不适合商业应用。
流媒体技术是近年来兴起的一种在线播放技术。在线播放，顾名思义就是边下载边播放，播放器并不用等到多媒体文件全部下载到本地硬盘以后再播放，而是在下载的同时进行播放。播放器在客户端的内存中开辟出一个缓冲区，通常是几兆字节的空间，播放器等到缓冲区中有足够的数据后开始解码播放，这个过程通常需要几秒钟的时间，同下载完后再播放相比大大节省了等待时间，而且由于没有下载到硬盘上，而是直接存储到内存中，播放完后即被播放器删除，因此对数字版权起到保护作用。在技术上在线播放器要比下载播放的播放器更复杂，它必须支持网络播放功能。
“流媒体”不同于传统的多媒体，它是一种结构化的网络媒体流，它的主要特点就是以“视音频流”(Video-Audio Stream)的形式在网络上传送，播放器可以象播放本地文件一样播放网络流媒体，从而实现暂停、恢复、快进、快退等功能，也为慢速、快速播放提供了可能。
人们在很低的带宽(例如14.4Kbps)到较高的带宽(例如10Mbps)环境下都可以在线欣赏到连续不断的较高品质的音频和视频节目。流媒体技术广泛应用在互联网多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、网络视频广告、电子商务、视频点播、远程教育、网络电台、实时视频会议等互联网的信息服务领域。现在的主流播放器有微软公司的Media Player，Real公司的Real Player和苹果公司的Quick Time都支持该网络播放功能。
一般的流媒体音视频节目都是采用比较通用的压缩格式，比如视频的xvid，h.264，avs等，音频的mp3，aac等在网络上按照某种特定的协议(如RTP)进行传输，客户端将接收到的数据组包，解码，显示，从而实现正常播放。
采用上述方法虽然可以实现流媒体播放，但是安全性不高，一旦网络上有人能够截获发送的数据并且知道其编码格式，那它就可以将获取的数据保存，并通过其他方式将保存文件进行传播，这样的话流媒体服务器端的媒体文件就完全没有安全可言，即流媒体文件得不到有效的保护。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于流媒体技术的数字版权管理(DRM)实现方法，这样保证了即使流媒体数据被截获也不能正常播放，大大提高了整个系统运行的安全性，为系统的商业应用奠定了基础。
本发明提出一种基于流媒体技术的数字版权管理实现方法，其特征在于，对流媒体播放节目进行加密编码，客户端播放时要经过认证成功后从认证服务器获取解密密钥给解码器进行解码后，得到正常清晰的视频码流。
播放节目包括点播节目和直播节目，由于点播和直播的流程有所不同，所以两者的数字版权管理实现步骤也有一定的区别，分述如下本发明所说的点播节目数字版权管理实现方法，包括以下步骤1)在媒体制作服务器制作媒体文件时，选定一个64位的密钥，在媒体制作服务器的编码器使用该密钥对媒体文件进行加密编码；2)将编码好的媒体文件放到点播服务器上，同时将上述密钥送至认证计费服务器保存；3)客户端进行点播请求，将点播节目及用户名密码发送给到点播服务器，点播服务器转发用户名密码给认证服务器请求认证并请求密钥，认证服务器通过认证，同时通过点播节目查询对应密钥，将该密钥加密后传输给点播服务器；4)点播服务器将该加密密钥转发给客户端，并同时开始发送流媒体节目数据；5)客户端将接收到的加密密钥解密得到原来的64位密钥，利用该密钥对媒体文件进行解码得到正确清晰的视频画面，开始正常播放。
本发明所说的直播DRM数字版权管理实现方法，包括以下步骤1)客户端进行直播请求，将直播节目及用户名密码发送给到直播服务器，直播服务器转发用户名密码给认证服务器并发出认证请求和密钥请求，认证服务器通过认证，同时随机生成一个64位密钥，将该密钥加密后传输给直播服务器；2)直播服务器接收到该加密密钥进行解密，在实时媒体流制作时，使用该解密后的64位密钥在编码器内部对视频流数据进行加密编码；3)直播服务器将该加密密钥转发给客户端，并同时开始发送经过加密的流媒体节目数据；4)客户端将接收到的加密密钥解密得到原来的64位密钥，利用该密钥对加密的流媒体节目数据进行解码，得到正确清晰的视频画面，开始正常播放。
上述对视频流数据进行加密编码的具体方法是利用该64位的密钥在xvid(一种开放源码的MPEG-4编码解码器)进行编码过程中对8*8大小的DCT(离散余弦变换)系数块进行重排置乱等操作；上述对64位密钥进行加密的具体方法是采用DES加密。
本发明的原理数字版权管理技术(简称DRM技术)的一般工作原理是，首先建立数字节目授权中心，编码压缩后的数字节目内容，利用密钥(Key)可以被加密保护(lock)，加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密(unlock)，节目方可播放。需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。
本发明在上述原理的基础上，提出的基于流媒体技术得比较完善数字版权管理实现方法。在流媒体节目制作服务器或者直播服务器在制作节目时根据一个64位的密钥对制作节目进行加密，在客户端认证成功时由认证服务器分发这个密钥，客户端只有根据这个唯一的密钥对相应加密压缩的节目流解压才能得到正确的视频帧数据，否则解出视频帧为花屏。
本发明的优点1.网络上传输的视频流数据均是经过加密的，提高了系统运营的安全性；2.用户认证成功后可以获得正确的密钥，通过密钥解密后的视频可完全恢复并正常播放；3.密钥在传输时也是加密传输的，进一步提高了系统的安全性；4.进一步选用合适的加密算法，使得加密后的视频流压缩率基本一致，在相同码率下和未加密相比视频质量几乎相同；由于加解密算法本身复杂度不高，使得整个系统在加入DRM之后性能基本没有变化；5.直播时密钥随机产生可以实时更换，提高了系统的灵活性，点播则可以采取定期更换密钥。
具体实施例方式
本发明提出的一种基于流媒体技术的播放器变速播放实现方法实施例结合附图
详细说明如下本实施各部分的配置如下点播服务器的配置CPUIntel P4 2.4GHz内存1G操作系统RedHat9 Linux Server流媒体服务器LSMP Media Server直播播服务器的配置CPUIntel P4 2.4GHz内存1G操作系统RedHat9 Linux Server流媒体服务器LSMP Media Server客户端及节目制作服务器配置CPUIntel P4 2.66Hz内存512M
操作系统WindowsXP播放器LsmpPlayer参数设置实现点播时的DRM数字版权管理实施例，具体包括以下步骤1.选择一个不公开的64位的密钥，如0x92547ac254783648，制作媒体文件matrix.mp4时利用该密钥对文件进行加密，具体加密方法是在xvid编码过程中对8*8大小的DCT系数块根据该密钥进行重排置乱等操作；2.媒体文件matrix.mp4上传到点播服务器上，同时将上述密钥送至认证计费服务器保存；3.客户端播放器点播特定节目matrix.mp4，将节目名称matrix.mp4及用户名no01，密码1和发送给到点播服务器；4.点播服务器收到客户端的请求后，通过上述用户名密码向认证服务器发出认证请求并请求密钥；5.认证服务器收到点播服务器的请求后，首先使用用户的用户名密码通过访问数据库进行认证；6.如果认证通过，认证服务器会使用节目名称访问数据库，获得该节目的DRM密钥0x92547ac254783648；7.认证服务器将DRM密钥通过DES加密算法加密，传送给点播服务器；8.点播服务器接收到密钥后，将加密的密钥返回给客户端，同时开始将加过密的媒体文件matrix.mp4转换为媒体数据流发送；9.客户端用解密程序得到原始的64位密钥0x92547ac254783648，完成一次DRM密钥请求，并利用该密钥解码接收媒体流，得到正确的解码数据。
本实施例实现直播时的DRM数字版权管理，具体包括以下步骤1.客户端播放器选择某一路直播节目，将节目名称url及用户名no01，密码1和发送给到直播服务器；2.直播服务器收到客户端的请求后，通过上述用户名密码向认证服务器发出认证请求并请求密钥；3.认证服务器收到直播服务器的请求后，首先使用用户的用户名密码通过访问数据库进行认证；4.如果认证通过，认证服务器随机产生一个64位的密钥，将该密钥通过DES加密算法加密，传送给点播服务器；5.直播服务器接收到该加密密钥进行解密，在实时媒体流制作时，使用该解密后的64位密钥在编码器内部对视频流数据进行加密编码(具体方法同点播)；6.直播服务器将加密的密钥转发给客户端，同时开始将加过密的直播节目作为媒体数据流发送；7.客户端将接收到的加密密钥用解密程序得到原始的64位密钥，并利用该密钥解码接收媒体流，得到正确的解码数据。
权利要求
1.一种基于流媒体传播的数字版权管理实现方法，其特征在于，对流媒体播放节目进行加密编码，客户端播放时要经过认证成功后从认证服务器获取解密密钥给解码器进行解码后，得到正常清晰的视频码流。
2.如权利要求1所述的基于流媒体传播的数字版权管理实现方法，其特征在于，所述的流媒体播放节目为点播节目，其数字版权管理实现方法具体包括以下步骤1)在媒体制作服务器制作媒体文件时，选定一个64位的密钥，在媒体制作服务器的编码器使用该密钥对媒体文件进行加密编码；2)将编码好的媒体文件放到点播服务器上，同时将上述密钥送至认证计费服务器保存；3)客户端进行点播请求，将点播节目及用户名密码发送给到点播服务器，点播服务器转发用户名密码给认证服务器请求认证并请求密钥，认证服务器通过认证，同时通过点播节目查询对应密钥，将该密钥加密后传输给点播服务器；4)点播服务器将该加密密钥转发给客户端，并同时开始发送流媒体节目数据；5)客户端将接收到的加密密钥解密得到原来的64位密钥，利用该密钥对媒体文件进行解码得到正确清晰的视频画面，开始正常播放。
3.如权利要求1所述的基于流媒体传播的数字版权管理实现方法，其特征在于，所述的流媒体播放节目为直播节目，其数字版权管理实现方法具体包括以下步骤1)客户端进行直播请求，将直播节目及用户名密码发送给到直播服务器，直播服务器转发用户名密码给认证服务器并发出认证请求和密钥请求，认证服务器通过认证，同时随机生成一个64位密钥，将该密钥加密后传输给直播服务器；2)直播服务器接收到该加密密钥进行解密，在实时媒体流制作时，使用该解密后的64位密钥在编码器内部对视频流数据进行加密编码；3)直播服务器将该加密密钥转发给客户端，并同时开始发送经过加密的流媒体节目数据；4)客户端将接收到的加密密钥解密得到原来的64位密钥，利用该密钥对加密的流媒体节目数据进行解码，得到正确清晰的视频画面，开始正常播放。
4.如权利要求2或3所述的基于流媒体传播的数字版权管理实现方法，其特征在于，所述的对视频流播放节目进行加密编码的具体方法是利用该64位的密钥在开放源码的MPEG-4编码解码器进行编码过程中对8*8大小的离散余弦变换系数块进行重排置乱等操作。
5.如权利要求2或3所述的基于流媒体传播的数字版权管理实现方法，其特征在于，所述的对64位密钥进行加密是采用DES加密。
全文摘要
本发明涉及基于流媒体技术的数字版权管理实现方法，属于计算机多媒体技术领域。该方法是对流媒体播放节目进行加密编码，客户端播放时要经过认证成功后从认证服务器获取解密密钥给解码器进行解码后，得到正常清晰的视频码流。本发明便于流媒体系统更加安全的在网络上提供流媒体点播直播服务，从而为运营商提供更多、更丰富的具有商业价值的服务。
文档编号G06F21/00GK1964479SQ20061014402
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月24日 优先权日2006年11月24日
发明者戴琼海, 严峻 申请人:清华大学