[논문 리뷰] Enhancing Selective Encryption for H.264/AVC Using Advanced Encryption Standard

Mohamed Abomhara, Omar Zakaria외 3명|arXiv (Cornell University)|2022. 01. 10.

Chaos-based Image/Signal Encryption참고 문헌 53인용 수 43

한 줄 요약

본 논문은 AES를 사용하여 H.264/AVC 인코딩 스트림의 일부를 선택적으로 암호화하는 시스템을 제안하며, 실시간 영상 배포를 보안하기 위해 I-frames 암호화에 중점을 둔다.

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.

연구 동기 및 목표

• 멀티미디어 기술에서 실시간 비디오 응용에 대해 암호화와 복호화가 어떻게 구현될 수 있는지 이해한다.
• H.264/AVC에 대한 선택 암호화를 조사하고 향상시킨다.
• 비디오 스트림의 인코딩/암호화와 복호화/디코딩을 위한 두 단계 시스템을 개발한다.

제안 방법

• H.264/AVC로 비디오를 인코딩하고, 인코딩된 I-frame의 일부를 AES 블록 암호로 암호화한다.
• H.264/AVC 디코더를 이용하여 암호화된 I-frame의 복호화 및 디코딩을 위한 2단계 프로세스를 구현한다.
• 워크플로우를 설명하기 위한 Matlab를 사용한 프로토타입 구현.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 선택 암호화를 H.264/AVC 인코딩과 어떻게 통합하여 비디오 스트림을 보안할 수 있는가?
• RQ2 선택적 방식으로 AES를 이용한 실시간 비디오 암호화/복호화의 실현 가능성은 무엇인가?
• RQ3 인코딩된 비트스트림에서 I-frames를 암호화할 때의 실용적 고려사항은 무엇인가?

주요 결과

• 두 단계 시스템이 제안된다: I-frame의 인코딩/암호화와 I-frame의 복호화/디코딩.
• 이 접근법은 비디오 스트림의 보안을 위한 I-frame의 부분 암호화를 목표로 한다.
• 워크플로우를 보여주기 위해 Matlab로 시스템이 구현되었다.