广播加密是一种安全群组通信技术,普遍采用无状态接收者模型,其主要特点是无需更新用户密钥的情况下实现用户权限的控制,可以抵抗任意多个用户的共谋攻击。因此广播加密作为一项基础性的研究广泛地应用于付费电视、数字版权保护等领域。一个好的广播加密方案,必须达到用户初始密钥量少、密钥管理块长度短和计算复杂度低等性能要求。围绕这几个性能要求,本文主要工作如下:1.受到接收者小存储量广播加密方案(MS)的启发,本文引入Master Key机制以减少用户存储密钥量;以子集覆盖框架为基础,按照子集差分的方法进行用户集合的划分,缩短了密钥管理块的长度;借鉴LSD方案分层的思想对密钥树分层,进一步降低了加解密操作的复杂度。2.在上述思想的指导下,本文提出了两个改进方案:方案一,用户初始密钥量为O(1);方案二在方案一的基础上利用密钥树分层,减少了构建系统时所需的素数量,从而降低了操作复杂度。同时由于存在一个可调节的参数,方案二能够灵活地应用于各种不同性能要求的场合。通过与CS、SD、Basic LSD方案的实验比较证明了改进方案的良好性能。3.最后设计和实现了一个局域网环境下的视频广播加密系统。该系统由服务器端和客户端组成。以本文的改进方案二为广播加密核心模块,以Windows Media SDK提供的接口完成媒体信息的传输与接收。该系统的运行结果证实了改进方案的实际可行性。