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基于AES加密的无线音视频传输系统设计及应用

发布时间:2018-10-29 22:38
【摘要】:无线音视频传输在视频监控、搜救、视频会议、应急通信等领域发挥着重要的作用。同时,随着计算机无线网络的应用越来越广泛,无线网络安全也逐渐成为人们关注的话题。如何实现一种具有良好传输带宽、低延迟以及高安全性技术的无线音视频传输系统成为各方关注的课题。本文基于SOPC平台,设计了一款无线音视频加密传输系统,主要工作如下:1、研究AES加密算法,针对无线音视频传输系统,设计了遵循AES标准的IP核。并围绕面积优化和多模式支持等设计目标实现了多项改进性设计:基于等价解密算法,研究一种加解密兼容、高利用率的数据通路;基于组合逻辑,优化Sbox面积;利用MixColumn/InvMixColumn分解因子,设计共享的数据通路;基于密钥扩展算法,实现了可配置且实时扩展的密钥生成模块;设计支持5种不同加密模式的加密数据通路;并添加了Avalon总线接口。实现了:(a)支持5种模式(ECB、CBC、CFB、OFB与CTR)的AES加密;(b)支持128、192、256bit长度的密钥;(c)支持Avalon总线接口,能完成配置以及突发读、写操作。2、完成TS流编码、解码的硬件实现。针对无线数据丢失等情况造成的加密错误传递,设计添加了数据补齐功能。3、完成无线音视频发送、接收系统SOPC仿真与原型验证。建立FPGA验证平台,完成SoC硬件集成与对应软件开发。在Cyclone V 5CEFA9F23C7型号FPGA上完成无线音视频加密传输系统原型实现。测试结果能实现640×480@25帧/s无线音视频加密传输,达到预期目标。
[Abstract]:Wireless audio and video transmission plays an important role in video surveillance, search and rescue, video conference, emergency communication and so on. At the same time, with the wide application of computer wireless network, wireless network security has gradually become a topic of concern. How to realize a wireless audio and video transmission system with good transmission bandwidth, low delay and high security technology has become a topic of concern. Based on the SOPC platform, this paper designs a wireless audio and video encryption transmission system, the main work is as follows: 1. The AES encryption algorithm is studied. For the wireless audio and video transmission system, a IP core is designed, which conforms to the AES standard. Based on the equivalent decryption algorithm, this paper studies a data path with compatible encryption and decryption, optimizes the area of Sbox based on combinatorial logic, and optimizes the area of Sbox based on the design goals of area optimization and multi-mode support. The shared data path is designed by using the MixColumn/InvMixColumn decomposition factor, the configurable and real-time key generation module is implemented based on the key expansion algorithm, and the encryption data path with five different encryption modes is designed and supported. The Avalon bus interface is added. The AES encryption; (b) which supports five modes (ECB,CBC,CFB,OFB and CTR) in: (a) supports the key of 128192256bit length. (c) supports Avalon bus interface, can complete configuration and burst read, write operations. 2, complete TS stream encoding, decoding hardware implementation. In view of the encryption error transmission caused by wireless data loss, the function of data complement is added. 3. The wireless audio and video transmission, the SOPC simulation and prototype verification of the receiving system are completed. Establish FPGA verification platform, complete SoC hardware integration and corresponding software development. The prototype of wireless audio and video encryption transmission system is implemented on Cyclone V 5CEFA9F23C7 FPGA. The test results can achieve 640 脳 480 @ 25 frames / s wireless audio and video encryption transmission, and achieve the desired goal.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN919.8;TN918.4

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本文编号:2299037

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