Com a evolução das aplicações disponíveis na Internet, o uso de multimídia torna-se cada vez mais comum. Dentro deste contexto, o vídeo está sendo cada vez mais utilizado, principalmente com conteúdos valiosos, como é o caso do ensino a distância, às vezes com fins comerciais. Assim, a discussão dos aspectos de segurança envolvidos torna-se um assunto muito importante. Este trabalho tem como objetivo levantar os principais aspectos envolvidos na distribuição segura de material multimídia, mais especificamente de vídeo MPEG, propor um mecanismo de distribuição e reprodução de vídeos MPEG que atenda a estes requisitos, e demonstrar a sua viabilidade. Para identificar os requisitos de segurança necessários ao mecanismo proposto, este trabalho faz uma análise dos diversos métodos de criptografia para vídeos MPEG propostos em outros centros de pesquisa. A partir dos principais requisitos, um mecanismo para distribuição segura de vídeo MPEG é proposto. Este mecanismo consiste de um visualizador, o S/Viewer, de um servidor de vídeo, o S/Server, e de um protocolo para a comunicação entre ambos. Após a especificação do mecanismo proposto, a sua viabilidade pode ser verificada através da implementação do protótipo. / With the evolution of the Internet applications, the use of multimedia is even more common. In this context, video is being much used, mainly with valuable contents, as distance learning, sometimes in a commercial environment. So, discussing security characteristics becomes an important issue. This work has as goals to identify the main characteristics in secure multimedia distribution, mainly video MPEG, propose a mechanism for MPEG video distribution and reproduction that agree with these requirements, and demonstrate its viability. In order to identify these security requirements, an analysis from several encryption methods developed in other research center is done. From these requirements, \"A Secure Video Distribution Mechanism\" is proposed. A player, S/Viewer, the server, S/Server, and the communication protocol between them compose this mechanism. After the specification, its viability can be verified with the prototype implementation.

Com a evolução das aplicações disponíveis na Internet, o uso de multimídia torna-se cada vez mais comum. Dentro deste contexto, o vídeo está sendo cada vez mais utilizado, principalmente com conteúdos valiosos, como é o caso do ensino a distância, às vezes com fins comerciais. Assim, a discussão dos aspectos de segurança envolvidos torna-se um assunto muito importante. Este trabalho tem como objetivo levantar os principais aspectos envolvidos na distribuição segura de material multimídia, mais especificamente de vídeo MPEG, propor um mecanismo de distribuição e reprodução de vídeos MPEG que atenda a estes requisitos, e demonstrar a sua viabilidade. Para identificar os requisitos de segurança necessários ao mecanismo proposto, este trabalho faz uma análise dos diversos métodos de criptografia para vídeos MPEG propostos em outros centros de pesquisa. A partir dos principais requisitos, um mecanismo para distribuição segura de vídeo MPEG é proposto. Este mecanismo consiste de um visualizador, o S/Viewer, de um servidor de vídeo, o S/Server, e de um protocolo para a comunicação entre ambos. Após a especificação do mecanismo proposto, a sua viabilidade pode ser verificada através da implementação do protótipo. / With the evolution of the Internet applications, the use of multimedia is even more common. In this context, video is being much used, mainly with valuable contents, as distance learning, sometimes in a commercial environment. So, discussing security characteristics becomes an important issue. This work has as goals to identify the main characteristics in secure multimedia distribution, mainly video MPEG, propose a mechanism for MPEG video distribution and reproduction that agree with these requirements, and demonstrate its viability. In order to identify these security requirements, an analysis from several encryption methods developed in other research center is done. From these requirements, \"A Secure Video Distribution Mechanism\" is proposed. A player, S/Viewer, the server, S/Server, and the communication protocol between them compose this mechanism. After the specification, its viability can be verified with the prototype implementation.

<p>Media such as movies and images are nowadays produced and distributed digitally. It is usually simple to make copies of digital content. Consequently illegal pirate copies can be duplicated and distributed in large quantities. One way to deter authorized content receivers from illegally redistributing the media is watermarking. If individual watermarks are contained in the digital media and a receiver is a pirate and redistributes it, the pirate at the same time distributes his identity. Thus a located pirate copy can be traced back to the pirate. The watermarked media should otherwise be indistinguishable from the original media content.</p><p>To distribute media content scalable transmission methods such as broadcast and multicast should be used. This way the distributor will only need to transmit the media once to reach all his authorized receivers. But since the same content is distributed to all receivers the requirement of individual watermarks seems to be contradictory.</p><p>In this thesis we will show how individually watermarked media content can be transmitted in a scalable way. Known methods will be reviewed and a new method will be presented. The new method is independent of what type of distribution that is used. A system with robust watermarks that are difficult to remove is described. Only small parts of the media content will be needed to identify the pirates. The method will only give a small data expansion compared to distribution of non-watermarked media.</p><p>We will also show how information theory tools can be used to expand the amount of data in the watermarks given a specific size of the media used for the watermarking. These tools can also be used to identify parts of the watermark that have been changed by deliberate deterioration of the watermarked media, made by pirates.</p> / Report code: LiU-Tek-Lic-2005:67.

Media such as movies and images are nowadays produced and distributed digitally. It is usually simple to make copies of digital content. Consequently illegal pirate copies can be duplicated and distributed in large quantities. One way to deter authorized content receivers from illegally redistributing the media is watermarking. If individual watermarks are contained in the digital media and a receiver is a pirate and redistributes it, the pirate at the same time distributes his identity. Thus a located pirate copy can be traced back to the pirate. The watermarked media should otherwise be indistinguishable from the original media content. To distribute media content scalable transmission methods such as broadcast and multicast should be used. This way the distributor will only need to transmit the media once to reach all his authorized receivers. But since the same content is distributed to all receivers the requirement of individual watermarks seems to be contradictory. In this thesis we will show how individually watermarked media content can be transmitted in a scalable way. Known methods will be reviewed and a new method will be presented. The new method is independent of what type of distribution that is used. A system with robust watermarks that are difficult to remove is described. Only small parts of the media content will be needed to identify the pirates. The method will only give a small data expansion compared to distribution of non-watermarked media. We will also show how information theory tools can be used to expand the amount of data in the watermarks given a specific size of the media used for the watermarking. These tools can also be used to identify parts of the watermark that have been changed by deliberate deterioration of the watermarked media, made by pirates. / <p>Report code: LiU-Tek-Lic-2005:67.</p>

As redes de distribuição de vídeo têm sido amplamente utilizadas na atualidade pela Internet. O sucesso de Portais de Vídeo evidencia tal uso. Por poderem ser redes de grande porte, há uma grande preocupação com as vulnerabilidades existentes nessas redes. A comunicação de seus elementos deve ser segura o bastante para garantir a disponibilidade, o sigilo e integridade de suas mensagens e a autenticidade dos seus elementos. Este trabalho apresenta um protocolo de comunicação segura que busca atender a tais necessidades de uma maneira eficiente - pois consegue atender aos requisitos de desempenho na entrega do conteúdo aos usuários - e genérica - pois pode ser utilizado em outras plataformas de distribuição. A validação do trabalho é feita de maneira a mostrar que a proposta consegue atender aos requisitos de um sistema de distribuição de vídeo seguro. / Video delivery network has been widely used across the Internet nowadays. The success of Video Portals is an evidence of this use. Due to its potential to turn into large infrastructures, there is a concern about its vulnerabilities. The communication among its elements must be secure enough to guarantee the availability, the secrecy and integrity of messages and the authenticity of its elements. We present in this work a secure communication protocol to meet such requisites in an efficient - since it meets the performance requisites for delivering the content to the users - and generic way - because it can be used by other distribution systems. The validity of this work is done in order to show that this proposal can meet the requisites of a secure video delivery system.

O desenvolvimento da Internet motivou o surgimento de inúmeras aplicações que utilizam sua infra-estrutura. Dentre elas destacam-se as aplicações P2P para a transmissão de streamings de voz/vídeo. Essas aplicações exigem que determinados requisitos como largura de banda, latência, variação de atraso, escalabilidade, disponibilidade, entre outros, sejam satisfeitos para que possa haver qualidade no serviço provido (QoS Quality of Service). Satisfazer a todos esses requisitos torna-se um grande desafio quando é utilizada a infra-estrutura da Internet para transmissão. Deste modo, impulsionado pelo grande atrativo que existe no paradigma P2P, assim como todos os desafios por trás dessa abordagem, o objetivo principal deste trabalho é a proposta de um protocolo para a construção de overlays para a distribuição de streamings de vídeo em redes P2P. O protocolo proposto visa garantir que o overlay a ser empregado na distribuição de streamings seja construído, levando-se em consideração as características da rede física (nesse trabalho, a Internet) sob o mesmo. A idéia fundamental deste protocolo é organizar os pares de forma dinâmica, agrupando aqueles que estão mais próximos em termos de latência. O segundo objetivo a ser alcançado neste trabalho é a validação do protocolo por meio de experimentos (prova de conceito) realizados com o PlanetLab, de modo a validar os mecanismos propostos. / The Internet development has leveraged several kinds of application that depends on its infrastructure, such as P2P applications to voice/video streaming transmission. These applications have a plenty of requirements, such as bandwidth, latency, jitter, scalability, availability, and so on, that should be fulfilled in order to achieve the required level of Quality of Service (QoS). When it is used the Internet infrastructure to transmission, it is a great challenge fulfill all these requirements. In this manner, the main goal of this work is to propose a protocol to build an overlay to distribute video streaming in P2P networks, taking into account the network characteristics. The fundamental idea of this protocol is dynamically organize the peers, gathering these peers considering the latency between them. Another goal of this work is the protocol assessment by means of experiments (proof of concept) performed in PlanetLab, in order to verify the proposed mechanisms.

O desenvolvimento da Internet motivou o surgimento de inúmeras aplicações que utilizam sua infra-estrutura. Dentre elas destacam-se as aplicações P2P para a transmissão de streamings de voz/vídeo. Essas aplicações exigem que determinados requisitos como largura de banda, latência, variação de atraso, escalabilidade, disponibilidade, entre outros, sejam satisfeitos para que possa haver qualidade no serviço provido (QoS Quality of Service). Satisfazer a todos esses requisitos torna-se um grande desafio quando é utilizada a infra-estrutura da Internet para transmissão. Deste modo, impulsionado pelo grande atrativo que existe no paradigma P2P, assim como todos os desafios por trás dessa abordagem, o objetivo principal deste trabalho é a proposta de um protocolo para a construção de overlays para a distribuição de streamings de vídeo em redes P2P. O protocolo proposto visa garantir que o overlay a ser empregado na distribuição de streamings seja construído, levando-se em consideração as características da rede física (nesse trabalho, a Internet) sob o mesmo. A idéia fundamental deste protocolo é organizar os pares de forma dinâmica, agrupando aqueles que estão mais próximos em termos de latência. O segundo objetivo a ser alcançado neste trabalho é a validação do protocolo por meio de experimentos (prova de conceito) realizados com o PlanetLab, de modo a validar os mecanismos propostos. / The Internet development has leveraged several kinds of application that depends on its infrastructure, such as P2P applications to voice/video streaming transmission. These applications have a plenty of requirements, such as bandwidth, latency, jitter, scalability, availability, and so on, that should be fulfilled in order to achieve the required level of Quality of Service (QoS). When it is used the Internet infrastructure to transmission, it is a great challenge fulfill all these requirements. In this manner, the main goal of this work is to propose a protocol to build an overlay to distribute video streaming in P2P networks, taking into account the network characteristics. The fundamental idea of this protocol is dynamically organize the peers, gathering these peers considering the latency between them. Another goal of this work is the protocol assessment by means of experiments (proof of concept) performed in PlanetLab, in order to verify the proposed mechanisms.

As redes de distribuição de vídeo têm sido amplamente utilizadas na atualidade pela Internet. O sucesso de Portais de Vídeo evidencia tal uso. Por poderem ser redes de grande porte, há uma grande preocupação com as vulnerabilidades existentes nessas redes. A comunicação de seus elementos deve ser segura o bastante para garantir a disponibilidade, o sigilo e integridade de suas mensagens e a autenticidade dos seus elementos. Este trabalho apresenta um protocolo de comunicação segura que busca atender a tais necessidades de uma maneira eficiente - pois consegue atender aos requisitos de desempenho na entrega do conteúdo aos usuários - e genérica - pois pode ser utilizado em outras plataformas de distribuição. A validação do trabalho é feita de maneira a mostrar que a proposta consegue atender aos requisitos de um sistema de distribuição de vídeo seguro. / Video delivery network has been widely used across the Internet nowadays. The success of Video Portals is an evidence of this use. Due to its potential to turn into large infrastructures, there is a concern about its vulnerabilities. The communication among its elements must be secure enough to guarantee the availability, the secrecy and integrity of messages and the authenticity of its elements. We present in this work a secure communication protocol to meet such requisites in an efficient - since it meets the performance requisites for delivering the content to the users - and generic way - because it can be used by other distribution systems. The validity of this work is done in order to show that this proposal can meet the requisites of a secure video delivery system.

[pt] O consumo de vídeos representa grande parte do tráfego na Internet hoje e tende a aumentar ainda mais nos próximos anos. Neste trabalho, investigamos formas de aprimorar o caching em redes de distribuição de conteúdo (Content Delivery Networks - CDNs) de vídeo para reduzir o tempo de resposta das mesmas e aumentar a qualidade de experiência dos usuários. A partir da análise de diferentes técnicas, concluímos que o hashing consistente com cargas limitadas possui características interessantes para esse fim e se encaixa adequadamente ao cenário de distribuição de vídeos. Para verificar o seu desempenho, criamos uma plataforma de experimentação e, usando dados de uma CDN de vídeos real, o confrontamos com o hashing consistente e com o método de balanceamento least connections, todos implementados de maneira equivalente para permitir uma comparação justa. Por fim, discutimos os resultados dessa avaliação, destacando os benefícios e limitações dessa técnica no contexto considerado. / [en] Video consumption accounts for a large part of Internet traffic today and tends to increase further in the next years. In this work, we investigate ways to improve caching in video content delivery networks (CDNs) to reduce their response time and increase the users quality of experience. From the analysis of different techniques, we concluded that consistent hashing with bounded loads has interesting characteristics for this purpose and fits adequately to the video delivery scenario. In order to verify its performance, we created an experimentation platform and, using data from a real video CDN, confronted it with the consistent hashing and the least connections balancing method, all implemented in an equivalent manner to permit a fair comparison. Lastly, we discussed the results of this evaluation, highlighting the benefits and limitations of this technique in the considered context.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: The way in which people consume video is changing with the adoption of new technologies such as tablet computers and smart televisions. These new technologies, along with the Internet, are moving video distribution away from satellite and terrestrial broadcast to distribution over the Internet. Services online now offer the same content that originally was only available on satellite broadcast television. However, these services are only viable in countries with high speed, inexpensive Internet bandwidth. The need therefore exists for alternative services to deliver content in countries where bandwidth is still expensive and slow. These include many of the developing nations of Africa. In this thesis we design and develop a video distribution platform that relies on peer-to-peer networking to deliver high quality video content. We use an existing video streaming peer-to-peer protocol as the primary distribution mechanism, but allow users to share video over other protocols and services. These can include BitTorrent, DC++ and users sharing hard drives with one another. In order to protect the video content, we design and implement a security scheme that prevents users from pirating video content, while allowing easy distribution of video data. The core of the security scheme requires a low bandwidth Internet connection to a server that streams keys to unlock the video content. The project also includes the development of a custom video player application to integrate with the security scheme. The platform is not limited to, but is aimed at high speed local area networks where bandwidth is free. In order for the platform to support feasible business models, we provision additional services, such as video cataloging and search, video usage monitoring and platform administration. The thesis includes a literature study on techniques and solutions to secure video entertainment, specifically in a peer-to-peer environment. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die wyse waarvolgens mense video verbruik is aan die verander met die ingebruikneming van nuwe tegnologie soos tabletrekenaars en slim televisiestelle. Hierdie nuwe tegnologie tesame met die Internet maak dat die verspreiding van video al hoe minder plaasvind deur middel van satellietuitsendings en al hoe meer versprei word deur die Internet. Aanlyn-Internetdienste bied deesdae dieselfde inhoud aan as wat voorheen slegs deur beeldsending versprei is. Hierdie dienste is egter slegs lewensvatbaar in lande met hoëspoed- en goedkoop Internetbandwydte. Daar is dus ’n behoefte aan alternatiewe tot hierdie dienste in lande waar bandwydte steeds duur en stadig is. Baie lande in Afrika kan in hierdie kategorie ingesluit word. In hierdie tesis word ’n videoverspreidingsplatform ontwerp en ontwikkel, wat van portuurnetwerke gebruik maak om hoëkwaliteit-beeldmateriaal te versprei. Die stelsel gebruik ’n bestaande portuurnetwerk-datavloeiprotokol as die premêre verspreidingsmeganisme, maar laat gebruikers ook toe om videoinhoud direk met ander gebruikers en dienste te deel. BitTorrent, DC++ en gebruikers wat hardeskywe met mekaar deel word hierby ingesluit. Ten einde die videoinhoud te beskerm ontwerp en implimenteer ons ’n sekuriteitstelsel wat verhoed dat gebruikers die videoinhoud onregmatig kan toe-eien, maar wat terselfdertyd die verspreiding van die data vergemaklik. Hierdie sluit die ontwikkeling van ’n pasgemaakte videospeler in. Die kern van die sekuriteitstelsel benodig ’n lae-bandwydte-Internetverbinding na ’n bediener wat sleutels uitsaai om die videoinhoud te ontsluit. Alhoewel nie daartoe beperk nie, is die platform gemik op hoëspoed-plaaslikegebiedsnetwerke met gratis bandwydte. Om die platvorm aan ’n haalbare sakemodel te laat voldoen het ons vir addisionele dienste soos videokatalogisering met soekfunksies, videoverbruikersmonitering en platvormadministrasie voorsiening gemaak. Die tesis sluit ’n literatuurstudie oor tegnieke en oplossings vir die beskerming van video data, spesifiek in die portuurnetwerke omgeving, in.