Design of the Encryption/Decryption System in the Embedded Environment for Video Contents Protection

비디오 콘텐츠 보호를 위한 임베디드 환경에서의 실시간 암/복호화 시스템 설계

  • Received : 2011.10.10
  • Published : 2011.11.25

Abstract

According to rapid development of communication and video compression technology, the video contents are easily disseminated into various areas. In order to prevent illegal distribution of video contents, the necessity of video contents protection technology is increased. In this paper, we propose the video encryption and decryption algorithm based on logistic map and design the prototype system in real-time embedded environment. The sender system with encryption capability is implemented on DM642 EVM target board and the receiver system with decryption capability is implemented in satellite D-STB. Experimental results show that the time change ratio of encoding process on target board are less than 0.97% and the time change ratio of the decoding process on D-STB is less than 1.75%. So, we verify that the proposed encryption/decryption system can be used in real time application.

통신기술과 비디오 압축기술의 발달로 인해 비디오 콘텐츠는 다양한 분야에서 널리 유통되고 있고, 유통과정에서 발생되는 불법배포를 방지하기 위해 비디오 콘텐츠 보호 방법의 필요성은 지속적으로 증가되고 있다. 따라서 본 논문에서는 비디오 콘텐츠에 대한 로지스틱 사상기반의 비디오 암/복호화 알고리즘을 제안하고, 이를 기반으로 임베디드 환경에서 실시간 암/복호화 시스템을 설계한다. DM642 EVM 보드 상에서 암호화 송신시스템을 구현하고 이를 복호화 하기 위한 시스템을 위성수신단말기(STB, set-top box) 상에서 구현한다. 실험을 통해 제안한 비디오 암호화 알고리즘에 의한 인코딩 시간변화율은 PC와 타겟 보드 상에서 각각 평균 0.5%와 0.97% 이하의 변화율을 보였고, PC와 위성수신단말기 상에서 복호화 방법에 의한 디코딩 시간 변화율은 각각 평균 1.5%와 1.75% 이하의 변화율을 보여 제안한 암/복호화 시스템이 실시간에 적용 가능함을 나타냈다.

Keywords

References

  1. R. C. Gonzalez and R. E. Woods, "Digital Image Processing", Prentice Hall, N. J., 2002.
  2. K. Sayood , "Lossless Compression Handbook", Academec Press, S. D, 2003.
  3. Fuwen Liu, Harmut Koenig, "A survey of video encryption algorithms", Computers & Security, vol. 29, no 1, pp. 3-15, 2010. https://doi.org/10.1016/j.cose.2009.06.004
  4. Lian Shiguo, "Efficient image or video encryption based on spatiotemporal chaos system", Chaos Soliton Fract, 40 pp. 2509-2519, 2009. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2007.10.054
  5. Gao Haojiang, Zhang Yisheng, Liang Shuyun, and Li Dequn, "A new chaotic algorithm for image encryption," Chaos Soliton Fract 29 pp. 339-393, 2006.
  6. Behnia S, Akhshani A, Mahmodi H, and Akhavan A, "A novel algorithm for image encryption based on mixture of chaotic maps", Chaos Soliton Fract 35, pp. 408-419, 2008. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2006.05.011
  7. 신재호, 이성우, "PLCM을 이용한 카오스 블록 암호화", 전자공학회논문지 제43권 CI편, 제3호, 10-19쪽, 2006년 5월
  8. 박성호, 최현준, 서영호, 김동욱, "DCT-기반 영상/비디오 보안을 위한 암호화 기법 및 하드웨어 구현", 전자공학회논문지 제42권 SP편, 제2호, 27-36쪽, 2005년 3월
  9. http://en.wikipedia.org/wiki/Logistic_map
  10. ISO. "ISO/IEC 13818-2:2000 - Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video", ISO. Retrieved 31 October 2009.
  11. Texas Instrument, "MPEG-2 Encoder on the DM642 EVM", Application report, Rev. 2003.
  12. Broadcom, "Nexus Architecture Guide", Preliminary Software User Manual, Rev. 2009.
  13. C.N. Raju, et al. "A novel video encryption technique based on secret sharing," Proc. IEEE International Conference on Image Processing, pp. 3136-3139, 2008.