随着数字化技术的升级,信息载体不再局限于文字内容,语音、图像与视频等多媒体数据的数字化传输业务蒸蒸日上。与此同时,光纤通信技术的进步也极大地增加了传输信道的容量,为大数据量的多媒体信息传输提供了有效渠道。至此,世界开始进入流媒体时代,不论是视频通话、网络直播,还是航空通信,数字视频信号能够承载更多的信息量,更直观的传达重要信息。然而,信息安全问题总是与信息化传输形影相随,特别是对于安全性需求较高的产业,这意味着其信息的传递要求较高的保密性。因此,保密通信技术始终是信息发展的一个重要方向,混沌保密通信则是保密通信技术的一个新兴发展方向。混沌所具有的混乱和发散特性与传统加密系统中的混淆与扩散特性不谋而合,将混沌系统迭代所产生的拟随机序列与流数据结合处理进行加密,契合一次一密的加密方式。并且混沌系统具有初值敏感性,其密钥参数的微小变化会引发密文的雪崩效应,这为加密系统提供了足够的安全性。于是,本文在上述的基础上,以数字多媒体中的高清视频流数据为处理对象,光纤信道为传输媒介,设计了适合视频处理的混沌流密码算法,并给出具体的FPGA（Field Programmable Gate Array）实现方法。论文的主要工作内容如下:（1）根据混沌反控制原理设计了一个能抵御分别征服攻击和选择密文攻击联合攻击的三维自同步混沌流密码（Three-Dimensional Self-Synchronous Chaotic Stream Cipher,3-D SCSC）算法,给出算法的自同步原理证明。对算法进行整数域定点化处理,并通过流水线技术实现了算法运行频率的增速,利用FPGA开发工具仿真来验证算法实现的正确性。（2）依照FPGA模块化设计方法和Micro Blaze软核控制方法搭建一个数字混沌加密光纤通信系统,划分系统各模块功能,并建立发送端和接收端的实时视频加解密数据流、视频缓存与显示数据流和SFP（Small Form Pluggable）光模块与高速串行接口GTP（Gigabit Transceiver with Low Power）数据流通路。提供了一种针对小数据量运行的软核固化的方法。（3）对系统硬件实现结果进行测试,验证加密效果,并观察系统的资源消耗量。对3-D SCSC算法迭代序列进行NIST测试,然后测验密钥参数的敏感度,并分析明文与密文的统计特性和信息熵大小,结果表明该算法具有良好的加密效果,系统具有较高的安全性。