华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文I摘摘 要要流媒体数字版权保护（DRM，Digital Rights Management）技术是对流媒体数字内容的知识产权进行保护的一系列软硬件技术。本文在对流媒体DRM研究现状进行综述的基础上，提出了一种新的流媒体DRM模型时分变码流媒体DRM，解决了现有流媒体DRM实时性差、安全性不够完善、权利迁移比较困难的缺陷。首先，本文分析了各种加密算法的特点和流媒体数据传输的特点，提出了流媒体传输的实时加密方案时分变码。分析了时分变码的两个关键问题密钥变化的规律和密钥变化的时间间隔。研究了时分变码的实现原理，为设计时分变码流媒体DRM模型奠定了理论基础。其次，建立了时分变码流媒体DRM的功能模型，并分析了该功能模型与现有流媒体DRM功能模型的不同。建立了时分变码流媒体DRM的数据模型。在功能模型和数据模型的基础上，提出了时分变码流媒体DRM的系统构架。深入研究了系统构架中三个主要模块用户认证授权模块、流媒体加密分发模块和流媒体安全播放模块的结构和实现流程。再次，分析了时分变码流媒体DRM的密钥体系。它是一个包含三种密钥内容密钥、业务密钥和用户密钥的混合密钥体系。本文利用密钥管理的基本原理，研究了时分变码流媒体DRM中三种密钥的生成、分配、保存和更新。最后，将时分变码流媒体DRM应用到视频点播VOD（Video-On-Demand）系统中，设计了基于时分变码流媒体DRM的VOD系统的系统结构、业务流程，实现了该VOD系统中时分变码流媒体DRM的三个主要模块。证明了时分变码流媒体DRM具有很好的实时性、安全性和灵活性。关键字关键字：数字版权保护 流媒体 加密 密钥管理华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文IIAbstractStreaming media DRM (Digital Rights Management) protects intellectual property ofstreaming media with a series of hardware and software technologies. In the existingstreaming media DRM systems, encrypting streaming media is not real-time, the securityis not enough and rights migration is difficult. The thesis presents a new streaming mediaDRM model to solve these problems. The new model is called Key Random VariationDRM.Firstly, the thesis presents a new method, called Key Random Variation, toencrypting streaming media. Its two key questions, how to change the cipher and howlong to keep cipher unchanged, are analyzed. Its realization is researched. All above arethe theoretic base of Key Random Variation DRM.Secondly, Key Random Variation DRM is designed. Its functional model isestablished and the different functions to the existing streaming media DRM systems arediscussed. Then its data model is founded. Based on the functional and data model, theframework of Key Random Variation DRM is designed. It has three main modules,authenticating module, encrypting and distributing module and safe playing module. Thestructure and working flow of each module are designed.Thirdly, the key system of Key Random Variation DRM is analyzed. It is a mixedkey system including Content Key, Service Key and User Key. According to the basictheories of key management, how to generate, distribute, save and renew the three kinds ofkeys is discussed in the thesis.Finally, Key Random Variation DRM is realized in VOD (Video-On-Demand). Thesystem structure and the operating flow of the VOD system are designed. The three mainmodules of Key Random Variation DRM in VOD are programmed. The applicationproves that Key Random Variation DRM is real-time, safe and flexible.Key words: Digital Rights Management streaming media encryptionkey management独创性声明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密 ，在_年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“” ）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日本论文属于华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文11 绪绪 论论1.1 流媒体及其应用流媒体及其应用流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体。而流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的网络传输技术1。与传统的媒体相比，流媒体有以下特点：1) 及时性，使启动延时大幅度地缩短2流媒体文件的播放是采用边传输、边播放的方式，用户不必等到整个文件全部下载完毕后才能看到其中的内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可播放文件，文件的剩余部分将从流媒体服务器继续下载。这样，用户可以及时地看到想看的文件，免除了长时间等待的痛苦。2) 对系统缓存容量的需求大大降低由于Internet是以包传输为基础进行断续的异步传输，数据被分解为许多包进行传输，动态变化的网络使各个包可能选择不同的路由，故到达用户计算机的时间延迟也就不同。所以，在客户端需要缓存系统，来弥补延迟和抖动的影响、保证数据包传输顺序的正确，使媒体数据能连续输出，不会因网络暂时拥堵而使播放出现停顿1，2。虽然流媒体传输仍需要缓存，但由于不需要把所有的动画、视音频内容都下载到缓存中，因此，对缓存的要求大大降低。3) 传输的有效性由于采用了特殊的数据压缩技术，在不影响文件播放质量的前提下，流媒体的文件体积可以变得很小，方便了文件的存储，节约了存储空间。另外，对于文件的网络传输也很有好处，由于文件体积小，对传输带宽的要求没有那么高。它能在各种网络的传输情况下，保证较为正常的播放效果。尤其是媒体文件的播放时间较长时，流媒体的优越性更能得到充分的体现。4) 方便性和集成性华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文2采用流媒体的形式对于多媒体的集成也很有好处。 由W3C组织 （World Wide WebConsortium）于1998年6月开始推广的一种和超文本标示语言(HTML，HypertextMarkup Language)具有基本相同结构的标记语言同步多媒体集成语言（SMIL，Synchronized Multimedia Integration Language），是目前集成流式媒体最常用的工具。SMIL对媒体文件的集成采用关联的方式，即通过媒体文件的网络地址URL（通用资源定位器）将它们组合到一起，这和HTML文件中插入图片、GIF动画的方式是相似的。这样，起集成作用的SMIL文件通常很小，而各个媒体文件可以位于网络上的不同位置，一个媒体文件可以同时被多个SMIL文件并联。当用户载入SMIL文件时，依据各个媒体文件的URL地址，数据会从整个网络的各个地方流向用户端，这就充分利用了网络的传输功能。所以说，流式多媒体很适合网络传输。当要对流式多媒体文件进行修改时，只需修改或替换相应的媒体文件及SMIL文件中的关联地址URL，不需要重新编辑生成新的多媒体文件。同时，高版本的网络浏览器中都含有支持播放流媒体的插件，SMIL文件和HTML文件的结合技术也已经相当成熟，用户端只要有浏览器就可以播放各种流媒体文件，而不需要额外的播放平台。正是因为流媒体有这么多突出的优点，流媒体技术被广泛地应用在互联网多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等互联网信息服务的方方面面3。1.2 流媒体安全威胁流媒体安全威胁流媒体技术使得人们可以方便快捷地享受越来越多的数字多媒体内容，但是，由于数字化信息很容易被复制、修改和传播，也使得流媒体面临更大的安全威胁。主要表现在以下方面：1) 机密性的威胁：未经授权的用户在网络中破译并非法获取已加密的多媒体信息；2) 完整性的威胁：对原数据有意破坏或加入其他信息，使信息的真实性受到破坏4；3) 版权的侵害：最终用户无意或有意地对有价值信息进行任意的拷贝、粘贴，义无反顾地进行二次传播（如：磁盘复制、电子邮件、网络共享等）；盗版者在未经产品所有者的许可下拥有并重新销售该产品。华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文3流媒体受到的这些安全威胁，严重影响了流媒体权利所有者和流媒体合法用户的应得利益：1) 对流媒体权利所有者来说：义无反顾的二次传播和大量的盗版、侵权现象以几何级数的速度消耗着潜在的用户资源，给流媒体的权利所有者造成巨大的经济损失，挫伤他们使用互联网扩展业务的积极性，妨碍着信息的传