基于Internet網(wǎng)絡(luò )的遠程視頻監控安全性分析
張源峰 2009/08/21
1.引言
隨著(zhù)Internet網(wǎng)絡(luò )的迅速發(fā)展，基于Internet網(wǎng)絡(luò )的各種應用層出不窮，遠程視頻監控是其中很有發(fā)展前景的應用之一。一方面視頻壓縮技術(shù)有了很大的發(fā)展，另一方面光纖到樓，光纖到戶(hù)以及ADSL等多種網(wǎng)絡(luò )接入方式，使企業(yè)、家庭等不同用戶(hù)都能方便地享受寬帶Internet網(wǎng)絡(luò )，用于家庭安全、工業(yè)控制等的基于Internet網(wǎng)絡(luò )的遠程視頻監控系統已開(kāi)始成為研究的熱點(diǎn)。
目前基于Internet網(wǎng)絡(luò )的遠程視頻監控系統一般采用比較簡(jiǎn)單的呼叫控制流程，如采用自定義的呼叫建立命令，而且對于視頻監控系統的安全性也考慮不夠充分，有的系統增加了用戶(hù)認證，在遠程監控端設置服務(wù)器，存放注冊用戶(hù)的用戶(hù)名、密碼以及其他信息，只有合法用戶(hù)才可以呼叫本地監控端。但這種安全方案中只是保證了主叫端用戶(hù)登錄時(shí)的安全性，而且用戶(hù)管理報務(wù)器集中存放了用戶(hù)名和密碼，很容易成為黑客攻擊對象，一但用戶(hù)安全信息被竊取，整個(gè)系統的安全性就被破壞了。如果在后續的呼叫控制過(guò)程中增加被叫端參與安全認證，就可以大大加強遠程視頻監控業(yè)務(wù)的安全性。
2.基于Internet網(wǎng)絡(luò )的遠程視頻監控系統
基于Internet網(wǎng)絡(luò )的遠程視頻監控系統如圖1所示，包括遠程監控端和本地監控端。本地監控是位于監控現場(chǎng)的獨立的嵌入式設備，負責本地音頻信息的采集、編碼、加密和傳送，并負責對以下第3節中提出的遠程監控密碼的安全認證。
遠程監控端是具有遠程監控功能的計算機或IP可視終端，負責對以下第3節中提出的遠程監控密碼進(jìn)行加密和傳送，并負責在遠程監控密碼被安全認證通過(guò)之后，對被監控端音視頻媒體數據進(jìn)行解密、解碼和播放。遠程監控端與本地監控端之間通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )連接。
3.采用H.323協(xié)議實(shí)現安全的遠程視頻監控的方法和原理
ITU-T H.323協(xié)議體系為現有的分組網(wǎng)絡(luò )提供多媒體通信的標準，它規定基于分組網(wǎng)進(jìn)行兩點(diǎn)／多點(diǎn)實(shí)時(shí)媒體通信的系統邏輯組件、消息定義和通信過(guò)程。H.323已廣泛地應用于可視電話(huà)、視頻會(huì )議等IP寬帶業(yè)務(wù)中。
這里所描述的實(shí)現基于Internet網(wǎng)絡(luò )的安全的遠程視頻監控的方法是在H.323多媒體通信協(xié)議流程的基礎上，增加了遠程監控密碼的加密、傳送、解密和驗證的過(guò)程，以及在遠程監控密碼通過(guò)驗證后，本地監控端的音視頻媒體數據的加密、傳送和解密的過(guò)程。
采用H.323協(xié)議實(shí)現安全的遠程視頻監控的方法主要包括以下3個(gè)部分：
(1)利用H.323消息流程傳送和驗證遠程監控密碼的過(guò)程；(2)遠程監控密碼的加密和解密過(guò)程；(3)音視頻媒體數據的加密和解密過(guò)程。
3.1 利用H.323消息流程傳送和驗證遠程監控密碼的過(guò)程
利用H.323消息流程傳送和驗證遠程監控密碼的過(guò)程，可以有2種方式，一種方式是在呼叫控制流程中傳送和驗證遠程監控密碼，另一種方式是在呼叫控制和媒體控制過(guò)程后傳送和驗證遠程監控密碼。
3.1.1 方式一
如圖2所示，在呼叫控制流程中傳送和驗證遠程監控密碼的方式，具體過(guò)程如下：
(1)遠程監控端呼叫本地監控端，將遠程監控密碼暗文作為H.225消息中的擴展項傳送至本地監控端；
(2)本地監控端接收到H.225消息，從擴展項取出遠程監控密碼暗文，解密后與本地監控端存儲的監控密碼進(jìn)行比較，如果比較結果一致，密碼驗證通過(guò)，則進(jìn)入H.245媒體控制交互流程，如果H.245交互成功，則本地監控端開(kāi)始向遠程監控端傳送被監控現場(chǎng)的音視頻媒體數據；如果比較結果不一致，密碼驗證失敗，結束通信。
3.1.2 方式二
如圖3所示，在呼叫控制和媒體控制過(guò)程后傳送和驗證遠程監控密碼的方式，具體過(guò)程如下：
(1)遠程監控端呼叫本地監控端，呼叫成功并且H.245媒體控制交互成功，則本地監控端要求遠程監控端輸入遠程監控密碼；
(2)遠程監控端采用DTMF(Double Tone MultiFrequency，雙音多頻)方式以每次單個(gè)字符傳送遠程監控密碼暗文；其中，DTMF可以采用以下4種承載方式之一對暗文的遠程監控密碼進(jìn)行打包傳送：
- 通過(guò)Q.931信息傳輸；
- 通過(guò)H.245的SIGNAL字段傳輸；
- 通過(guò)H.245的SIRING字段傳輸；
- 通過(guò)RTP音頻邏輯通道傳輸，載荷類(lèi)型為101，遵循標準RFC2833。
(3)本地監控端接收遠程監控密碼單字符暗文并解密、保存，當收到遠程監控密碼結束符或設置的接收遠程監控密碼定時(shí)器超時(shí)，則將收到的遠程監控密碼與本地監控端存儲的監控密碼進(jìn)行比較，如果比較結果一致，密碼驗證通過(guò)，則本地監控端開(kāi)始向遠程監控端傳送被監控現場(chǎng)的音視頻媒體數據；如果比較結果不一致，密碼失敗、結束通信。
以上2種方式中，方式一的優(yōu)點(diǎn)是遠程監控端與本地監控端通信流程比較簡(jiǎn)潔，而且由于監控密碼的驗證在呼叫控制階段，因此如果密碼驗證失敗，則不需要再進(jìn)行H.245媒體控制等流程，系統對于監控密碼錯誤的響應時(shí)間很快。方式二的優(yōu)點(diǎn)是除加密、解密部分以外，遠程監控端可以是支持DTMF的普通H.323終端，H.225呼叫控制和H.245媒體控制都是標準流程，不需要定制。
3.2 遠程監控密碼的加密和解密的過(guò)程遠程
監控密碼以暗文方式傳送，它由遠程監控端發(fā)送，本地監控端接收和驗證。首先，被監控端需要配置和保存遠程監控密碼。可以使用統一的遠程監控密碼，也可以采用不同的呼叫別名對應不同的遠程監控密碼。監控密碼一般會(huì )有一定的位數限制，數據量很小，因此遠程監控密碼的加密可采用公鑰加密算法，如RSA算法。具體過(guò)程如下：
(1)遠程監控端獲得本地監控端的公鑰；
(2)遠程監控端采用公鑰加密算法，使用(1)中公鑰加密遠程監控密碼，并發(fā)送給本地監控端；
(3)本地監控端接收到監控密碼暗文后，使用與(1)中公鑰對應的私鑰將暗文的監控密碼轉換為明文監控密碼。
3.3 音視頻媒體數據的加密和解密過(guò)程
被監控現場(chǎng)的音視頻媒體數據是由本地監控端發(fā)送，遠程監控端接收。音視頻媒體數據以加密的方式進(jìn)行傳送。
音視頻媒體數據量大，它的加密和解密可以使用對稱(chēng)密鑰加密算法與公鑰加密算法相結合的方法，即大量的音視頻數據的加密、解密使用對稱(chēng)密鑰加密算法，如DES算法，而利用公鑰加密算法安全地交換執行對稱(chēng)加密時(shí)使用的機密密鑰。具體過(guò)程如下：
(1)本地監控端創(chuàng )建一個(gè)隨機機密密鑰，本地監控端使用該機密密鑰，采用對稱(chēng)密鑰算法加音視頻媒體數據；
(2)本地監控端獲得遠程監控端的公鑰，并使用該公鑰，采用加密算法加密(1)中的機密密鑰；
(3)本地監控端將暗文機密密鑰和音視頻媒體數據一起發(fā)給遠程監控端；
(4)遠程監控端使用與(2)中公鑰對應的私鑰將暗文機密密鑰轉換為明文，再利用該機密密鑰將暗文音視頻媒體數據轉換為明文數據。
4.結語(yǔ)
這里針對目前基于Internet網(wǎng)絡(luò )的視頻監控系統的一些問(wèn)題，提出一種采用H.323通信協(xié)議實(shí)現安全的遠程視頻監控的方法，該方法在H.323協(xié)議的基礎上，增加了系統在呼叫控制過(guò)程中本地監控端參與的安全認證，加強了遠程視頻監控業(yè)務(wù)的安全性，克服了僅在主叫端增加用戶(hù)管理服務(wù)器，安全性易于受到破壞，維護成本高等缺點(diǎn)。
另外，由于采用標準的H.323多媒體協(xié)議，使相應的視頻監控系統不僅具有完善的呼叫控制和媒體控制過(guò)程，而且具有較好的互通性和可擴展性，并可根據用戶(hù)的需求增加其安全策略和附加功能等。
現代電子技術(shù)
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