[發(fā)明專利]一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法

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• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108418673A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 齊國元;劉鵬
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04N21/2347
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法，屬于視頻加密技術領域，包括以下步驟：S1：攝像頭采集視頻信息；S2：發(fā)送端輸入加密密鑰；S3：對視頻數(shù)據(jù)進行超混沌加密；S4：加密后的視頻數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸；S5：接收端接收加密后的數(shù)據(jù)并輸入解密密鑰；S6：接收端顯示解密后的視頻。本發(fā)明以Qi超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的偽隨機序列為基礎，采用FPGA硬件方式實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻的加密傳輸，加密后的視頻傳輸流暢，占用資源少，加密耗用時間短，加密效果良好。

技術領域

本發(fā)明涉及視頻加密的技術領域，尤其涉及到一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法。

背景技術

隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術的發(fā)展，網(wǎng)絡視頻的使用隨處可見，因而視頻信息的安全也變得尤為重要，尤其是在一些特殊的場合，比如視頻會議、安防監(jiān)控、數(shù)字視頻相關業(yè)務等，對于數(shù)據(jù)有較高的安全需求，這就要求對采集的視頻數(shù)據(jù)進行加密處理。

以混沌為基礎的加密是近20年來新興的一種加密方式，但目前現(xiàn)有的混沌加密中多存在運用的混沌系統(tǒng)較為簡單，且多存于理論驗證階段，具體的實現(xiàn)方式較少，在對視頻加密時運算速度較慢，難以滿足視頻的實時性要求。而超混沌系統(tǒng)較一般的混沌系統(tǒng)具有更強的隨機性和不可預測性，因此也更適用于混沌加密技術。而FPGA具有靈活、并行運算速度快、存儲量大，在線可重構等突出特點，在視頻圖像處理領域具有獨到的優(yōu)勢。故本發(fā)明在前人的理論基礎上利用FPGA這種硬件處理方式來完成一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法，該方法不僅能夠滿足視頻的實時性要求，還能對視頻做出有效的加密，保證視頻信息的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法，解決以往對混沌視頻加密技術中混沌系統(tǒng)簡單以及視頻加密的安全性不足等問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種基于超混沌的網(wǎng)絡視頻加密傳輸方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S1：攝像頭采集視頻信息：利用OV5640攝像頭采集有效的視頻信息。

S2：發(fā)送端輸入加密密鑰：利用UART串口通信協(xié)議，使FPGA與攝像頭進行通信，在通信上位機界面將加密的密鑰發(fā)送到FPGA上。

S3：對視頻數(shù)據(jù)進行超混沌加密：通過FPGA接收的密鑰來賦予超混沌系統(tǒng)初值，使Qi超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生有效的偽隨機序列，利用偽隨機序列與攝像頭采集的視頻信息進行超混沌加密。

S4：加密后的視頻數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸：將加密后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)進行傳輸，其中以太網(wǎng)利用的是UDP/IP協(xié)議，該協(xié)議可以快速地將視頻數(shù)據(jù)進行傳輸。

S5：接收端接收加密后的數(shù)據(jù)并輸入解密密鑰：接收端接收到視頻數(shù)據(jù)后先進行緩存，再由網(wǎng)絡串口的上位機界面輸入解密密鑰，最終將加密的視頻數(shù)據(jù)還原為原始視頻數(shù)據(jù)。

S6：接收端顯示解密后的視頻：將解密的視頻數(shù)據(jù)與接收端的顯示上位機連接，連接方式是通過輸入發(fā)送端的以太網(wǎng)IP地址，點擊上位機上的連接按鈕。連接成功后視頻數(shù)據(jù)正常顯示在計算機上。

進一步的，所述步驟S3中，超混沌系統(tǒng)具體是指Qi超混沌系統(tǒng)，

所述的Qi超混沌系統(tǒng)方程用式(1)表示：

式中a，b，c，d，e，f是系統(tǒng)方程的控制參數(shù)，x₁，x₂，x₃，x₄是系統(tǒng)方程的狀態(tài)變量。

當取參數(shù)49≤a≤55，20≤b≤24，c＝13，d＝8，e＝33，f＝30時，系統(tǒng)有兩個正的Lyapunov指數(shù)，此時系統(tǒng)是超混沌系統(tǒng)。