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互联网技术的广泛应用极大地方便了人们的信息交互,提高了生产生活的效率,视频做为一个优良的信息载体,也得到了巨大的发展与应用。然而在复杂的网络环境中,视频信息的安全性却成为一个亟待解决的问题。另一方面,嵌入式系统因其专用、高效、低价等特点已经在诸多领域得到发展,其中FPGA(Field Programmable Gate Array)更是因为硬件化的程序设计、极高的系统性能而备受关注。
混沌系统所具有的初值敏感性、非周期性、不确定性等特性,使其十分适用于安全领域。综合以上几个方面的考虑,该文提出了基于FPGA平台的网络视频流媒体加密与解密系统,利用各种混沌算法完成对实时视频的加密与解密处理。本文的主要创新点及研究成果如下:
1)实现了一套嵌入式视频加密解密系统。系统采用双网卡设计,在使用上与普通路由器相似,只需在原计算机与网关之间接入此设备即可,实现了即插即用的功能,方便用户操作。该设备以Xilinx FPGA为硬件平台,以linux为操作系统,具有良好的可移植性。
2)将Cat映射、Baker映射、Logistic映射以及超混沌系统以linux C语言形式实现,并成功移植到嵌入式系统中。利用在线加密与离线加密相结合的方式,成功克服了嵌入式系统资源有限的不足,使上述四种混沌算法能够顺利运行。同时自己建立分包协议,克服了嵌入式linux不能转发大于MTU=1500字节的数据包的问题。
3)利用随机加密与双重加密相结合的方式进一步提高了系统的安全性:在对加密算法进行选择时,以系统当前时间为基准产生一个随机数进行算法选择;针对一个数据分片,同时采用两种加密算法进行两次重复加密,使数据安全性进一步提高。
4)利用vs2005实现了一套基于CS模型的网络视频软件,利用摄像头进行实时视频捕捉与播放,利用UDP协议进行视频数据传输,并成功实现了对嵌入式设备的测试与验证。