多媒体混沌保密通信系统的设计与硬件实现技术研究
发布时间：2021-02-28 07:49
混沌保密通信是混沌密码与信息安全交叉融合的研究方向,在计算机网络、电路系统、激光通信和神经网络等领域均取得丰硕的研究成果。然而作为新生学科,混纯保密通信在理论研究、安全分析、标准设立以及技术实现方面尚未成熟。随着多媒体网络通信领域对个人安全隐私保护的需求与日俱增,如何设计一个安全高效的多媒体混沌保密通信系统已经成为人们的研究热点。为此,本文进一步研究多媒体混沌保密通信系统的设计及其在硬件平台上的技术实现,具体工作如下:1.提出了一种H.264编码后加密的嵌入式视频混沌保密通信方法。首先,对三维非线性标称矩阵进行混沌反控制得到无简并离散时间超混沌系统,构建相应的混沌流密码算法,从理论上证明加密算法与解密算法之间的自同步关系;其次,先用流密码加密H.264格式视频数据,再用猫映射算法对加密数据进行位置置乱;最后,采用多核多线程、硬件编码、格式保护和自适应内存选择等方法解决一系列硬件实现的技术问题。硬件实验结果和安全分析结果证明该方法的可行性和有效性。2.探讨了一种H.264选择性混沌加密与ARM实现的方法。首先,基于六维非线性标称矩阵设计无简并离散时间超混沌系统并构建相应的混沌流密码算法;...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－８混沌吸引子的相图ａ）Ａ（Ａ：）－ｘ２（々）平面ｂ）Ｘ２（々）一?Ｘ３（／〇平面??
由于（２．２４）式和（２．２７）式是通过指数的速度渐近收敛，因而在仿真和硬件验证中，??迭代次数Ａ？不需要趋向于无穷大，而是在短短的几次之内即可达到自同步效果，如图??２－９所示，从而能够快速地实现发送端与接收端之间的混沌自同步。此外，根据图２－９??可知，在Ｈ．２６４视频数据前面增加２０字节的格式保护数据后，能确保在迭代２０次之??后达到精确同步，当密钥匹配时，在接收端解密后能恢复出混沌加密前的Ｈ．２６４兼容??格式，完成Ｈ．２６４的正确解码并解密出原始视频信号。??，ｘ?Ｉ０１??０＇?＇?＇?■?：?：??４?＼??ｒｌ?Ｉ??Ｉ．?Ｊ??‘／?ｉ??￣（ｂ?５?１０?１５?２０?２５?３０??ｋ??图２－９混沌系统的同步误差??Ｆｉｇ．?２－９?Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｅｒｒｏｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｈａｏｔｉｃ?ｓ＼?ｓｔｅｍｓ??３２??
■ｓ??＿??ＦＴ３?ＥＳ?％??图２－１０硬件实现平台??Ｆｉｇ．?２－１０?Ｈａｒｄｗａｒｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｌａｌｆｏｍｉ??ｚ、■麟，?—?＿?＇……；ｆｄｖ－，：、…?＇ｓｍｃ＆??ｉ■??ｍｒｎＪｋｒｎ＾?■痛■??ａ）?ｂ）??图２－１１密钥参数匹配的实验结果ａ）发送端原始视频和加密视频ｂ）接收端解密视频??Ｆｉｇ．?２－１１?Ｈａｒｄｗａｒｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｗｉｔｈ?ｍａｔｃｈｅｄ?ｋｅｙ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ａ）?Ｔｈｅ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｖｉｄｅｏ?ａｎｄ?ｅｎｃｒ＞ｐｔｅｄ??ｖｉｄｅｏ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓｅｎｄｅｒ?ｂ）?ｔｈｅ?ｄｅｃｒｙ?ｐｔｅｄ?ｖｉｄｅｏ?ａｔ?ｔｈｅ?ｒｅｃｅｉｖｅｒ??２．７本章小结??本章提出了一种基于混沌流密码和猫映射位置置乱两级视频加密的方法，设计一??套加密Ｈ．２６４格式视频的远程保密通信系统，并且在嵌入式ＡＲＭ硬件平台上成功实现。??在流密码算法的设计上，通过引入非线性标称矩阵的方法，增加了混沌系统的密钥参??数和复杂度，从而提高了算法的安全性能；在硬件的实现上，引入了多核多线程，Ｈ．２６４??硬件编码，格式保护和内存自适应选择的技术方法，提高了系统运作的实时性能。理??论分析和实验结果证明该方案能够有效解决安全性与实时性之间的矛盾
【参考文献】：
期刊论文
[1]超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现[J]. 刘鹏,齐国元,万彰凯,胡玉庆. 电讯技术. 2018(10)
[2]云计算面临的信息安全威胁及防御策略研究[J]. 王晓妮,韩建刚. 航空计算技术. 2018(02)
[3]使用串行外设接口协议的混沌数字加密系统及其dsPIC实现（英文）[J]. Rodrigo MéNDEZ-RAMíREZ,Adrian ARELLANO-DELGADO,César CRUZ-HERNáNDEZ,Fausto ABUNDIZ-PéREZ,Rigoberto MARTíNEZ-CLARK. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2018(02)
[4]基于混合加密的移动存储文件安全系统设计与实现[J]. 韩庆龙,吕洁,王凤芹. 海军航空工程学院学报. 2017(06)
[5]基于P2P的VOIP混沌语音加密系统的设计[J]. 张惠民,王光义,靳培培. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于Xposed的Android透明文件加密系统的研究[J]. 朱天楠,施勇,薛质. 计算机技术与发展. 2017(02)
[7]基于Logistic混沌映射的图像加密系统及FPGA实现[J]. 谢红梅,夏磊,朱孟元,李祯祯. 航空兵器. 2016(02)
[8]基于三维混沌映射的HSV空间图像加密算法研究[J]. 杨明极,范希冀,于舒春. 哈尔滨理工大学学报. 2015(06)
[9]Markov分割混沌系统图像加密算法的FPGA实现[J]. 马超,刘泉,章明朝,李佩玥,隋永新. 计算机工程与设计. 2015(04)
[10]基于超混沌DNA计算优化OTP算法的文本图像加密算法[J]. 万荣泽,莫洪武,余思东. 计算机测量与控制. 2014(10)
本文编号：3055548
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－８混沌吸引子的相图ａ）Ａ（Ａ：）－ｘ２（々）平面ｂ）Ｘ２（々）一?Ｘ３（／〇平面??
由于（２．２４）式和（２．２７）式是通过指数的速度渐近收敛，因而在仿真和硬件验证中，??迭代次数Ａ？不需要趋向于无穷大，而是在短短的几次之内即可达到自同步效果，如图??２－９所示，从而能够快速地实现发送端与接收端之间的混沌自同步。此外，根据图２－９??可知，在Ｈ．２６４视频数据前面增加２０字节的格式保护数据后，能确保在迭代２０次之??后达到精确同步，当密钥匹配时，在接收端解密后能恢复出混沌加密前的Ｈ．２６４兼容??格式，完成Ｈ．２６４的正确解码并解密出原始视频信号。??，ｘ?Ｉ０１??０＇?＇?＇?■?：?：??４?＼??ｒｌ?Ｉ??Ｉ．?Ｊ??‘／?ｉ??￣（ｂ?５?１０?１５?２０?２５?３０??ｋ??图２－９混沌系统的同步误差??Ｆｉｇ．?２－９?Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｅｒｒｏｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｈａｏｔｉｃ?ｓ＼?ｓｔｅｍｓ??３２??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现[J]. 刘鹏,齐国元,万彰凯,胡玉庆. 电讯技术. 2018(10)
[2]云计算面临的信息安全威胁及防御策略研究[J]. 王晓妮,韩建刚. 航空计算技术. 2018(02)
[3]使用串行外设接口协议的混沌数字加密系统及其dsPIC实现（英文）[J]. Rodrigo MéNDEZ-RAMíREZ,Adrian ARELLANO-DELGADO,César CRUZ-HERNáNDEZ,Fausto ABUNDIZ-PéREZ,Rigoberto MARTíNEZ-CLARK. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2018(02)
[4]基于混合加密的移动存储文件安全系统设计与实现[J]. 韩庆龙,吕洁,王凤芹. 海军航空工程学院学报. 2017(06)
[5]基于P2P的VOIP混沌语音加密系统的设计[J]. 张惠民,王光义,靳培培. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于Xposed的Android透明文件加密系统的研究[J]. 朱天楠,施勇,薛质. 计算机技术与发展. 2017(02)
[7]基于Logistic混沌映射的图像加密系统及FPGA实现[J]. 谢红梅,夏磊,朱孟元,李祯祯. 航空兵器. 2016(02)
[8]基于三维混沌映射的HSV空间图像加密算法研究[J]. 杨明极,范希冀,于舒春. 哈尔滨理工大学学报. 2015(06)
[9]Markov分割混沌系统图像加密算法的FPGA实现[J]. 马超,刘泉,章明朝,李佩玥,隋永新. 计算机工程与设计. 2015(04)
[10]基于超混沌DNA计算优化OTP算法的文本图像加密算法[J]. 万荣泽,莫洪武,余思东. 计算机测量与控制. 2014(10)
本文编号：3055548
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