We propose an encryption algorithm to protect scalable video coding (SVC) bitstream and a method for conditional access control to consume the encrypted SVC bitstream. To design an encryption algorithm, we analyzed the encryption requirements to support scalability characteristics in the SVC contents and proposed an effective encryption method developed in the network abstraction layer (NAL). In addition, conditional access control scheme and key management scheme are proposed to consume the SVC bitstream protected with proposed method. Experiments were performed to verify the proposed method and experimental results showed that proposed encryption algorithms are satisfied with SVC encryption requirements and proposed access control could be efficient to consume the encrypted SVC bitstream
최근의 단말 기기와 네트워크의 발달은 다양한 사용자 환경을 가져다 주었다. 단말의 성능, 네크워크의 속도, 유저 선호도는 모두 최근의 발달로 인해 만들어진 다양한 사용자 환경이며 이러한 다양한 사용자 환경으로 인해 콘텐츠에서 최상의 Quality of Service (QoS)를 보장하기 위한 개별 단말기기로의 적응변환은 많은 관심을 끌고 있다.
기존의 비디오 코딩기술은 적응변환에 있어서 문제점을 가지고 있었다. 즉, 각 단말이 가진 환경에 맞도록 적응하기 위해서 매번 재 인코딩을 하거나, 미리 특정 적응변환을 위한 다양한 비디오를 적응서버에서 보유하고 있어야 했는데 이러한 기존의 적응 과정은 적응서버에 많은 부하를 준다. 이러한 적응과정의 문제를 극복하기 위해 다양한 단말에 쉽게 적응할 수 있는 스케일러블 코딩 방법이 연구되었다.
스케일러블 코딩 기법은 한번 인코딩 후 다양한 단말에 적응 시 재인코딩 없이 적응환경에 맞도록 비트스트림을 추출(Extraction)을 통하여 디코딩함으로써 다양한 비디오를 생성할 수 있다. 현재 스케일러블 코딩 기법을 사용한 다양한 코딩 기법들이 제안되었는데 대표적인 기법이 스케일러블 이미지 코딩 기법인 JPEG2000 과 스케일러블 비디오 코딩 기법인 MPEG-4 FGS 이며 최근 MPEG 과 ITU-T 의 Joint Video Team (JVT)에서 기존 스케일러블 코딩 기술보다 높은 성능을 가지는 Scalable Video Coding (SVC)을 발표하여 현재 표준화를 진행하고 있다.
유연한 적응변환을 위한 스케일러블 콘텐츠 코딩 기술과 함께 현재 많은 연구가 이루어지는 분야가 콘텐츠 보호 및 관리 기술이다. 현재의 콘텐츠 분배와 소비는 네트워크의 발달과 더불어 자유롭게 이루어지고 있으며 이러한 자유로운 콘텐츠 분배와 소비환경으로 콘텐츠 보호 및 관리 시스템에 대해 높은 관심을 보이고 있다.. 비디오 코딩 표준화 단체인 MPEG 에서는 Intellectual Property Management and Protection (IPMP-X)를 통해 비디오 콘텐츠 보호에 대한 프레임워크를 표준화 시켰고 이미지 코딩 표준화단체인 JPEG 에서도 스케일러블 이미지 코딩 기술인 JPEG2000 에서 파트 8 JPSEC 을 통해 콘텐츠 보호에 대한 프레임 워크를 도입하였다.
콘텐츠 보호 시스템에서 콘텐츠 암호화 기술은 가장 기본적이며 중요한 기술이다. 특별히 멀티미디어 콘텐츠는 복잡한 인코딩/디코딩 과정을 가지고 있으며 비교적 큰 데이터 사이즈를 가지고 있기 때문에 일반적으로 중요한 부분에 대해 부분 암호화(selective algorithm)를 하거나 인코딩 기법을 변경하는 방법(scrambling)을 사용한다. 따라서 멀티미디어 콘텐츠의 암호화는 일반적인 데이터와는 다른 암호화 요구사항을 고려하여 연구되고 있다.
본 논문에서는 SVC 로 부호화된 스케일러블 콘텐츠를 보호하기 위한 암호화 방법과 암호화된 SVC 비트스트림을 소비하기 위한 조건적 접근제어 방법 및 키 생성방법을 제안한다. 현재의 비디오 콘텐츠 암호화 방법은 SVC 의 비트스트림 확장구조와 스케일러빌리티 변환을 위한 비트스트림 추출과정을 고려하고 있지 않기 때문에 기존의 암호화 방법을 적용할 경우 암호화 후 비트스트림을 추출시 SVC 의 스케일러빌리티를 유지 할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 비디오 콘텐츠 암호화 방법을 바탕으로 SVC 콘텐츠의 특징을 분석하여 SVC 비트스트림 확장구조와 비트스트림 추출과정에 적용할 수 있는 암호화 방법을 제안한다.
또한 제안된 방법에 의거하여 계층적으로 암호화된 SVC 비트스트림은 비트스트림 추출 과정을 통해 스케일러빌리티가 변환된 다양한 비디오 콘텐츠로 소비 될 수 있는데 이러한 계층적으로 암호화된 비디오 콘텐츠를 소비시 특정 접근조건에 해당하는 비디오 콘텐츠로만 접근 할 수 있도록 하는 조건적 접근제어 방법과 효율적인 조건적 접근제어 방법을 위한 키 관리 방법이 필요하다. 본 논문에서는 제안하는 방법의 유효성을 검증하기 위해 제안하는 암호화 방법이 SVC 암호화 요구사항인 SVC 데이터 형식에 적합하고, SVC 비트스트림 추출과정에 부합되는 암호화 방법임을 보였으며 제안된 키 생성기법에 의거 암호화된 SVC 비트스트림을 소비 시 접근 권한에 적합하도록 소비할 수 있음을 보임으로서 제안하는 방법의 유효성을 증명하였다.
