基于FPGA的視頻混沌加密技術(shù)研究.pdf

1、基于混沌理論的加密技術(shù)是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一種密碼技術(shù)?；煦绗F(xiàn)象是非線(xiàn)性系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性的、類(lèi)隨機(jī)的過(guò)程。它是非周期的、有界的、但不收斂的過(guò)程，并對(duì)初始條件極為敏感。由于它的這些特性使基于混沌信號(hào)的加密技術(shù)成為熱點(diǎn)。但目前混沌加密的對(duì)象主要是音頻和靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)，針對(duì)動(dòng)態(tài)的視頻數(shù)據(jù)的相關(guān)研究還是十分不足的。由于視頻數(shù)據(jù)量大，傳統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)加密必然耗時(shí)且效率較低，而硬件電路因其并行高速的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)時(shí)處理中大受歡迎。本文就是討論如何采用FPG

2、A這種完全的硬件處理方式來(lái)完成混沌加密算法的設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。此外，混沌保密系統(tǒng)可以分為高維和低維系統(tǒng)，高維混沌信號(hào)具有更好的隨機(jī)性，更高的保密性，相比較而言，低維混沌信號(hào)具有形式簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，易于硬件實(shí)現(xiàn)，但存在密鑰空間小，難以抵御窮舉攻擊的局限。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合要求進(jìn)行權(quán)衡選用合適的混沌系統(tǒng)進(jìn)行加密。
　　 由于視頻數(shù)據(jù)可以看成是由連續(xù)的圖像組成的，因此針對(duì)當(dāng)今進(jìn)行混沌圖像加密的這些特點(diǎn)，再

3、對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料的收集、整理、分析和綜合之后，對(duì)混沌視頻加密的方法與加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。全文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　 1.基于FPGA技術(shù)的視頻采集系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)。本論文首先簡(jiǎn)明扼要地介紹了視頻采集系統(tǒng)的整體架構(gòu)框圖，然后詳細(xì)說(shuō)明了視頻采集的具體設(shè)計(jì)流程。在此次設(shè)計(jì)中，采用Verilog硬件描述編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)視頻采集系統(tǒng)中五個(gè)重要的模塊，其中包括I2C標(biāo)準(zhǔn)接口驅(qū)動(dòng)模塊、ITU656視頻解碼模塊、FIFO緩存模塊、SRAM讀

4、寫(xiě)控制模塊、VGA時(shí)序控制模塊等，最后用一個(gè)項(xiàng)層模塊將這幾個(gè)封裝好的模塊進(jìn)行整合，完成了基于FPGA自頂向下的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　 2.級(jí)聯(lián)式的混沌貓映射算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)視頻的混沌加密。在論文中詳細(xì)的研究了混沌貓映射相關(guān)基本理論，分析了混沌貓映射在傳統(tǒng)靜態(tài)圖像加密應(yīng)用上的局限性和不足，在此基礎(chǔ)上提出了適用于對(duì)視頻數(shù)據(jù)加密的級(jí)聯(lián)式混沌貓映射算法的思想和數(shù)學(xué)表達(dá)式，利用現(xiàn)代FPGA技術(shù)強(qiáng)大的并行性運(yùn)算優(yōu)點(diǎn)，能夠大大地降低混沌貓映射算