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超高清視頻監(jiān)控發(fā)展面臨的技術(shù)問(wèn)題（三）
| 發(fā)表于:2019-10-10 瀏覽778次 |
2.算力問(wèn)題
對(duì)于超高清視頻監(jiān)控而言，算力問(wèn)題就是編解碼的效率問(wèn)題。由于巨大的分辨率，即使采用H.265的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)亦是不可忽視的。但提高壓縮標(biāo)準(zhǔn)必然帶來(lái)編碼端與解碼端“編”和“解”的算力開(kāi)銷(xiāo)。在此我們重點(diǎn)討論一下解碼能力。
針對(duì)普通的解碼端(包括解碼器、PC端、移動(dòng)端與機(jī)頂盒端等)，在當(dāng)前的配置下解碼4K甚至8K超高清視頻是非常吃力的，這主要由以下原因造成：
(1)超高清視頻源本身壓縮標(biāo)準(zhǔn)、碼率、分辨率、幀率都非常高，由此帶來(lái)了解碼與時(shí)間同步等問(wèn)題的壓力也很大。
(2)大部分解碼端性能都不是特別高，配置專(zhuān)門(mén)的高性能顯卡非常昂貴。特別是移動(dòng)端算力尚顯單薄的情況下，高負(fù)荷的解碼壓力勉為其難。
(3)操作系統(tǒng)對(duì)于超高清視頻解碼后的渲染事務(wù)尚未擔(dān)負(fù)起相應(yīng)的責(zé)任，除了硬件上的優(yōu)化，驅(qū)動(dòng)軟件特別是顯卡驅(qū)動(dòng)與顯示框架的優(yōu)化也非常重要。
鑒于以上原因，在處理超高清視頻時(shí)，可以有針對(duì)性地對(duì)解碼端進(jìn)行性能加固。
?配置高性能顯卡是最直接最有效的手段。
?基于專(zhuān)有廠家芯片的編解碼加速支持也是一個(gè)非常好的選擇，這種方案也是片上系統(tǒng)解碼+渲染的方案。
?對(duì)于操作系統(tǒng)顯示驅(qū)動(dòng)體系的軟件改進(jìn)是超高清視頻渲染加速的有效手段。
除了解碼和渲染，還要考慮播放問(wèn)題。例如4K超高清視頻播放需要HDMI1.4a及以上的接口，HDMI1.4支持10.2Gbps的帶寬，只夠支持24fps、25fps、30fps的UHD4K的播放。因此未來(lái)要加快發(fā)展最大帶寬達(dá)到18Gbps、可播放4K分辨率和3D視頻的HDMI2.0標(biāo)準(zhǔn)。
3.安全問(wèn)題
安全問(wèn)題并不是超高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域獨(dú)有的問(wèn)題，所有信息技術(shù)領(lǐng)域均須重視各種安全問(wèn)題。安全問(wèn)題可分為以下幾個(gè)領(lǐng)域：系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全。對(duì)于超高清視頻監(jiān)控我們需要關(guān)注以下內(nèi)容。
(1)系統(tǒng)安全
面臨服務(wù)器硬件、操作系統(tǒng)和監(jiān)控終端的三重安全威脅。對(duì)于服務(wù)器系統(tǒng)，幽靈(Spectre)與熔斷(Meltdown)作為處理器的巨大漏洞雖然已被修復(fù)，但是包括修復(fù)補(bǔ)丁在內(nèi)還有多少處理器的0-Day漏洞尚未可知。操作系統(tǒng)的漏洞就更多了，2017年爆發(fā)的“永恒之藍(lán)”系列漏洞直接被黑客利用開(kāi)發(fā)出了Wannacry勒索病毒，可怕場(chǎng)景至今歷歷在目。而對(duì)于監(jiān)控終端，其操作系統(tǒng)日益開(kāi)源化、處理器平臺(tái)日益通用化，這也為各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工控設(shè)備的Rootkit入侵提供了便利。
針對(duì)上述情況，除了要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行安全加固外，還要針對(duì)監(jiān)控終端的操作系統(tǒng)進(jìn)行全流程控制?？梢圆捎每尚庞?jì)算的思想對(duì)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)進(jìn)行安全度量。例如CPU芯片中植入可信計(jì)算基TCB，在系統(tǒng)啟動(dòng)的不同階段進(jìn)行層層嵌套式的安全度量。
1)BIOS以芯片中的TCB為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行度量；
2)BIOS可信后以上述度量結(jié)果為新的TCB度量主引導(dǎo)區(qū)MBR；
3)MBR可信后以上述度量結(jié)果為新的TCB度量活動(dòng)分區(qū)OBR。
如此層層度量，雖然啟動(dòng)會(huì)略慢，但從一定程度上加固了服務(wù)器和終端的操作系統(tǒng)安全，是值得也是必要的。
(2)數(shù)據(jù)安全
GB35114作為視頻監(jiān)控領(lǐng)域數(shù)據(jù)安全的先行者和探路人，已經(jīng)開(kāi)始在行業(yè)內(nèi)實(shí)踐落地，并已開(kāi)始構(gòu)筑生態(tài)體系。對(duì)于超高清視頻監(jiān)控，符合GB35114規(guī)范的B級(jí)和C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)必然意味著更大的加解密算力需求。特別是對(duì)于C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)視頻內(nèi)容本身的加解密，其開(kāi)銷(xiāo)十分巨大。
基于此，要研究針對(duì)超高清視頻本身的數(shù)據(jù)安全機(jī)制。對(duì)于加解密的算力需求，應(yīng)將其“卸載”到專(zhuān)有芯片(例如ASIC)中實(shí)現(xiàn)。針對(duì)非對(duì)稱(chēng)型加密機(jī)制，亦可通過(guò)硬件+軟件的方式共同實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也可以采用約定的方式抽取若干視頻幀進(jìn)行加解密以降低算力開(kāi)銷(xiāo)。
(3)網(wǎng)絡(luò)安全
在超高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，要加強(qiáng)抵御DDOS攻擊的能力和手段，增加數(shù)據(jù)擺渡和校驗(yàn)機(jī)制。特別是在超高清視頻流量巨大的情況下，這對(duì)于數(shù)據(jù)擺渡設(shè)備是一個(gè)重大考驗(yàn)。除此之外，通過(guò)回聲技術(shù)的攝像機(jī)的安全準(zhǔn)入系統(tǒng)也應(yīng)視情況部署和使用。
(4)應(yīng)用安全
在視頻監(jiān)控領(lǐng)域也應(yīng)重視應(yīng)用軟件本身的漏洞和防護(hù)。針對(duì)緩沖區(qū)溢出漏洞、數(shù)字溢出漏洞、惡意模塊注入、SQL注入漏洞、Bypass漏洞等要有檢測(cè)和防護(hù)的措施，以保證整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定，不能讓這些漏洞成為信息系統(tǒng)中病毒與APT(高級(jí)可持續(xù)威脅)傳播的跳板。