Zynq芯片的三維視頻混沌保密通信系統設計

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(廣東工業大學 自動化學院，廣州 510006)

引 言

在如今視頻通信和視頻會議等服務不斷擴展的同時，人們對傳輸安全和保密通信的需求也在與日俱增。基于混沌理論的加密技術是近年來新興的密碼技術，由于混沌系統對初始條件具有高度敏感性、有界性和類隨機性，使得通過混沌系統加密的信息具有良好的安全效果[1]。視頻信息具有數據量大、相關性大、實時性高等特點，傳統的文本加密算法難以用于實時視頻流的加密，因此人們設計出了多種新型多媒體混沌加密算法和方法[2]，本文通過混沌系統迭代產生的偽隨機序列來進行視頻加密便是其中一種。

由于混沌系統本身的復雜特性，其硬件實現難度較大，關于混沌保密通信技術較多停留在算法設計和數值仿真階段。不過近年來，國內外已有將混沌算法在ARM、FPGA等硬件平臺實現的相關研究[3-4]。相較于以往基于相互獨立的硬件平臺， Xilinx公司推出的Zynq系列芯片采用全可編程片上系統(System-on-a-Chip，SoC)架構，將ARM雙核處理器與28 nm高性能、低功耗的FPGA集成在一起[5]，可以根據需要選擇相應的內核并設計出IP核(Intellectual Property Core)，從而完成整個系統硬件結構的搭建。若單純使用FPGA資源來實現混沌加密算法和網絡數據傳輸等相關功能，大量的數學運算和繁瑣的網絡協議處理勢必會加大開發難度、消耗大量資源。因此使用簡潔緊湊、靈活方便的C語言，得益于ARM處理器的快速浮點運算能力和完整的網絡協議棧，將會大大降低軟件開發難度、縮短開發周期。……