跨平台视频监控混沌保密传输系统设计与实现

【摘要】视频监控是保证设备正常运行、财产安全而广泛使用的一项技术。由于在视频监控中涉及到视频信号的传输及保存，为了保证视频信息中的秘密信息不被截取，对视频信号进行秘密传输就成为一个重要的研究方向。混沌与传统密码有着相似的特性，混沌密码以其加密速度快，密钥管理简单为特点，探索混沌密码的理论和应用问题是一个极具挑战性的课题。本文以此为研究背景，设计实现了一个在局域网内进行视频信号传输的跨平台混沌保密视频监控系统。结合实际硬件平台，设计了一个依赖于混沌密钥产生以及同步的加密算法。设计的系统能够在硬件平台上正常运行，并达到预定实验效果。本文主要研究内容有以下几个部分：（1）Tent映射具有均匀分布特性，但其满映射范围小、参数空间小等缺陷。为此对Tent映射进行改进，得到一个幅度改进型Tent映射和一个参数改进型Tent映射。通过对这两个改进离散映射以及原始Tent映射的动力学特性研究发现，幅度改进型Tent映射能够克服原始映射满映射范围固定的缺点，参数改进型Tent映射能够克服原始映射满映射参数范围小的缺点，而且两个改进映射均能保留原映射的均匀分布特性。（2）对离散混沌映射序列的数字量化过程进行研究。由于数字序列产生的速率与加密算法的速率有着密切的联系，所以需要选择一个相对较快的数字量化方法。通过实验证明，门限法与二进制法中，二进制量化法速率更快，所以序列量化过程选用二进制量化发。利用二进制法对改进前后的Tent映射进行量化从而获得数字序列。使用美国国家标准与技术研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST）提供的STS测试套件，对数字量化后的序列进行随机性测试，测试结果证明改进后Tent映射所产生的序列具有很好的随机特性，适合应用于信息安全系统当中。（3）设计了一个变参数密钥流生成算法，目的是对视频信息加密时做到一帧一密。该算法利用幅度改进型Tent映射的序列控制参数改进Tent映射的参数，使其在迭代过程中不断改变密钥参数。该算法是一种变密钥的密钥流生成算法，所以其安全性好。由于一帧一密中密钥是由一个离散映射控制的，所以其密钥管理更加简单方便。为验证加密速率，进行加密速率测试实验。实验结果证明，相对于传统算法加密，此算法加密速率更加快速，适合于大量数据加密。（4）结合混沌加密、嵌入式技术、网络传输以及Qt跨平台GUI构架技术，设计实现了一个跨平台混沌保密视频监控传输系统。在系统实验过程中，视频加密采集端使用的硬件平台为ARM平台、视频解密显示端使用的硬件平台有两类：普通的PC平台以及ARM平台。实验证明此系统能够在硬件平台上正常运行，并达到预计的实验结果。
【作者】熊青辉；
【导师】王光义；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】Qt；混沌加密；ARM；视频监控；跨平台；

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