[論文レビュー] Enhancing Selective Encryption for H.264/AVC Using Advanced Encryption Standard

Mohamed Abomhara, Omar Zakaria+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2022

Chaos-based Image/Signal Encryption参考文献 53被引用数 43

ひとこと要約

本論文は、H.264/AVC エンコードされたストリームの一部を選択的に AES を用いて暗号化するシステムを提案し、リアルタイムの映像伝送を保護するために I-frames の暗号化に焦点を当てる。

ABSTRACT

Multimedia information availability has increased dramatically with the advent of mobile devices. but with this availability comes problems of maintaining the security of information that is displayed in public. Many approaches have been used or proposed for providing security for information dissemination over networks, protection system classified with more specific as encryption information, and combination between video compression and encryption to increase information security. The strength of the combination between Video compression and encryption science is due to the nonexistence of standard algorithms to be used in video compression and encrypting secret video stream. Also there are many ways could be used in video encryption methods such as combining several different encryption methods with video compression to pass a secret video streaming. Furthermore, there is no formal method to be followed to discover an encrypted video. For this reason, the task of this paper becomes difficult. In this paper proposed a new system of video encryption is presented. The proposed system aim to gain a deep understanding of video data security on multimedia technologies, to investigate how encryption and decryption could be implemented for real time video applications, and to enhance the selective encryption for H.264/AVC. The system includes two main functions; first is the encoding/encryption of video stream, through the execution of two processes (the input sequences of video is first compressed by the H.264/AVC encoder, and the encoded bit stream (I-frame) is partially encrypted using AES block cipher). And the second function is the decryption/decoding of the encrypted video through two process (specify the encrypted I-frame stream, decryption of the I-frame, and decoding with H.264/AVC decoder). The system is implemented by using Matlab.

研究の動機と目的

• マルチメディア技術におけるリアルタイム映像アプリケーションのために、暗号化と復号化を実装できる方法を理解する。
• H.264/AVC の選択的暗号化を調査し、強化する。
• 映像ストリームのエンコード/暗号化と復号/デコードの二段階プロセスシステムを開発する。

提案手法

• H.264/AVC で映像をエンコードする；エンコードされた I-frame を AES ブロック暗号を用いて部分的に暗号化する。
• H.264/AVC デコーダを用いて、暗号化された I-frame の復号とデコードの二相プロセスを実装する。
• ワークフローを示すために Matlab を用いたプロトタイプ実装。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 選択的暗号化を H.264/AVC エンコードとどのように統合してビデオストリームを保護できるか。
• RQ2 選択的手法で AES を用いたリアルタイム映像の暗号化/復号化の実現可能性はどの程度か。
• RQ3 エンコード済みビットストリーム内の I-frame を暗号化する際の実務的な考慮事項は何か。

主な発見

• I-frames のエンコード/暗号化と I-frames の復号/デコードを含む二段階システムを提案。
• このアプローチは、ビデオストリームを保護するために I-frame の部分的暗号化を対象とする。
• ワークフローを実証するために Matlab で実装された。