本文在分析目前该领域研究状况的前提下，结合数据安全和密码学的相关技术，提出了一系列算法和策略，尤其是针对FGS可扩展压缩视频流的具体特点。设计的目标是满足目前的网络多媒体应用的实际问题和需求。 本文的主要贡献包括四个部分： 一、提出了基于MPEG4FGS细粒度可扩展压缩视频流的加密算法和安全分析 1)基于视频对象模板VOP的基本层加密策略，该算法利用FGS压缩视频流的分层特点和MPEG4视频对象VO编码原则，结合改进C&S加密算法，通过提取并加密基本层VOP的关键数据，包括形状、纹理、运动和全局背景等，实现FGS整体流的加密。该加密算法使加密数据流无需解密和加密操作就可支持网络节点的变换编码以适应带宽变化；以VOP为单位的加密策略和改进的C&S加密算法的采用，使媒体流丢包、位错等传输错误受到限制；加密后的媒体流没有任何比特增加；每个VOP加密密钥都相应发生变化，可抵御已知明文攻击；实际加密位数少，同时采用快速流加密算法保证了加密的实时性。 2)基于主动攻击安全的充分可扩展FGS加密算法针对目前压缩视频流加密算法所经常采用的选择加密方法，通过进行主动时域、空域相关性攻击，指出该类算法存在的问题，包括对于FGS基本层单独加密的安全分析，然后设计实现了基本层和增强层同时加密的安全策略，为保证FGS充分可扩展功能，算法同时还支持细粒度时域可扩展编码FGST的情况。算法针对不同的帧或VOP的情况，在加密密钥的生成上进行了灵活的设计。 二、提出了针对FGS的权力分层访问控制算法 1)具有错误保护的分层访问控制策略该策略充分利用MPEG4FGS特点，提出了同时对PSNR和码率进行访问控制的灵活的加密算法，以满足实际网络环境下主观需求和客观条件限制的情况。一次加密后的流可以在超分布的网络应用中被各种服务等级的用户控制访问。针对C&S算法存在的问题，设计了基于非线性反馈移位寄存器发生器的低级数延迟Fibonacci发生器的L&S方法。不光增强了系统的安全性，同时还减少了计算复杂度。尤其是提供了一系列错误保护机制以适应位错误和丢包的网络传输环境，还适应包括变换编码在内的网络带宽控制，可以直接进行码流切割而无需解密和再加密，算法上的改进有效地改善了系统的安全性和实现的灵活性。 2)FGS综合安全应用平台将基本层加密和增强层加密措施相结合，采用共同的加密单元加密算法，组成一致的FGS总体安全应用框架，以满足不同的服务需求。 3)基于中国剩余定理的密钥隐藏分层访问控制策略根据实际多媒体应用中，权力分层访问控制的需求，不同权利用户对于不同时间段、帧或文本等内容需要进行可变等级的访问，为避免在内容密钥改变时，对不同权利的用户的密钥多次分发，同时保证内容密钥变化和媒体内容的同步，设计了利用中国剩余定理将分层访问控制密钥进行隐藏，然后由各客户端获得相应密钥的控制方式，通过服务器端的加密运算和用户端的解密运算的复杂度的非平衡关系，使服务器端更多地承担安全负荷，同时密钥的可变性使流的安全性得到加强，可以灵活适用于不同多媒体安全应用环境。 三、基于混沌的视频流选择加密算法 1)基于单混沌的视频流加密算法实际的流媒体加密应用，需要内容密钥的不断变换以保证在高码率下的系统安全性，防止密钥的重复使用带来的安全性降低。我们利用混沌系统的确定性噪声的同步性和可控性的特点，实现视频流加密密钥更换的可控制性、同步性，同时结合了混沌系统密文空间分布广，实现灵活的特点，还加入了非对称加密和签名算法对控制参数的安全处理，保证了算法的网络应用的可靠性和安全性。 2)复合混沌伪随机序列流加密算法为解决单混沌系统所存在的问题，如容易受到非线性动态预测攻击和几何信息提取攻击的问题，以及其指数运算所带来的计算复杂度开销，同时保留混沌系统的密钥变换可控性、同步性，密文空间分布广和实现灵活的特性，本文提出了一种复合混沌策略用以加密压缩视频流，将改进增加图和延迟Fibonacci发生器相结合，由于后者的迭代序列周期长，运算速度快，适于流加密以及非线性的特点，产生出长周期的伪随机序列，采用这种方式产生的伪随机序列对压缩视频流进行部分加密应用，得到较好的效果。 四、SOPCA数字电视条件接收系统针对目前CA系统关键技术的国外垄断的问题，采用自主知识产权的SOPCA嵌入式操作系统，设计基于混沌的操作密钥发生器的条件接收系统，节约了系统附加信息的带宽，模型结构合理，功能完善。