A Study on Blockchain-based Video Integrity Verification Method

Abstract

비디오 영상 기록물은 범죄 현장 또는 자동차 도로 사고에 대한 증거를 제공하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 비디오 영상의 주요 문제점은 비디오 복사, 위조, 변조, 삭제 및 변경 등 다양한 보안 공격에 취약하다는 것입니다. 비디오에 대한 무결성 검 증을 수행하기 위해서는 시각적 증거가 필요하지만, 인간의 눈으로 위와 같은 위∙변조 및 삭제 등을 감지하기가 쉽지 않다. 본 학위 논문에서는 블록 체인 프레임 워크를 활 용하는 새로운 비디오 무결성 검증 방법 (IVM)을 제안한다. 제안된 방법은 비디오의 무결성을 검증하기 위해 해시 기반 메시지 인증 코드 (HMAC)와 타원 곡선 암호화 (ECC)를 결합하여 중앙 집중식 비디오 데이터에 효과적인 블록 체인 모델을 사용한 다. 제안 방법에서는 미리 결정된 크기 (세그먼트)를 갖는 비디오 기록물이 실시간 방 식으로 키 해시되고 시간 순으로 체인 방식으로 저장되어, 보안이 매우 우수한 변경 불가능한 데이터베이스를 구축한다. 검증 과정은 해당 비디오 세그먼트에 동일한 절차 를 적용하고 블록 체인의 해시와 비교할 수 있는 해시 값을 생성한다. 제안하는 IVM은 PC 환경 뿐 만 아니라 자동차 사고 데이터 레코더 (ADR)와 같은 임베디드 시스템에 서 검증하였다. 실험 결과는 제안된 방법이 다른 기존 최신 방법에 비해 복사 이동, 삽입 및 삭제와 같은 다양한 종류의 탬퍼링에 대해 더 우수한 무결성 검증기능과 견고 성을 가지고 있음을 보여준다. 또한 실행 시간에 따른 복잡도 분석은 블록 체인 내 블 록 수의 증가가 제안된 방법에서 최소한의 오버 헤드를 만을 증가시킴을 실험적으로 검증하였다.|A video record plays a crucial role in providing evidence for crime scenes or road accidents. However, the main problem with the video record is that it is often vulnerable to various video tampering attacks. Although visual evidence is required to conduct an integrity verification before investigations, it is still difficult for human vision to detect a forgery. In this thesis, a novel video integrity verification method (IVM) is proposed that takes advantage of a blockchain framework. The proposed method employs an effective blockchain model in centralized video data, by combining a hash-based message authentication code (HMAC) and elliptic curve cryptography (ECC) to verify the integrity of a video. In the proposed method, video content with a predetermined size (segments) is key-hashed in a real-time manner and stored in a chronologically-chained fashion, thus establishing an irrefutable database. The verification process applies the same procedure to the video segment and generates a hash value that can be compared with the hash in the blockchain. The proposed IVM is implemented on a PC environment, as well as on an accident data recorder (ADR)-embedded system for verification. The experimental results show that the proposed method has better detection capabilities and robustness towards - iii - various kinds of tampering such as copy-move, insert, and delete, as compared to other state-of-the-art methods. An analysis based on execution time along with an increase in the number of blocks within the blockchain shows a minimal overhead in the proposed method.