超混沌視頻加密系統的FPGA設計與實現

(天津工業大學 電氣工程與自動化學院，天津 300387)

1 引 言

隨著互聯網和多媒體技術的發展，信息安全變得越來越重要。而信息安全主要依賴于加密技術，其中以混沌加密為代表的加密技術研究在近20年來受到了很多學者的高度重視[1]。混沌系統是一種復雜的非線性運動，它對初始條件具有高度的敏感性，運動軌道長期不可預測，因此混沌系統表現出非常好的密碼學特性[2]。以混沌為基礎的視頻圖像加密研究在近年來也出現了很多，如Sun Fu-Yan等[3]提出的基于混沌映射的彩色圖像加密算法、張錯玲等[4]提出的基于Lorenz超混沌理論的數字圖像加密算法、謝紅梅等[5]提出的基于Logistic混沌映射的圖像加密設計、朱艷平[6]提出的基于CNN超混沌的視頻加密新算法等，但多是以理論算法研究為主，缺少具體實現方式。李夢瑤[7]提出的基于FPGA的視頻圖像加密系統、陳仕坤等[8]提出的視頻混沌加密、劉國良等[9]提出的基于混沌映射和Hash函數的圖像加密算法，雖然都有具體的實現方式，但其采用的加密算法多為混沌映射的形式，混沌映射一般都是有周期的，利用混沌映射進行加密的數據，經過有限的輪次加密后，由于周期性數據又會恢復為原來的明文數據，很容易被破解，所以數字混沌映射的周期性對密碼系統的安全性來說是不利的[10]。但超混沌系統是具有多個正的Lyapunov指數，這意味著系統的運動向多個方向擴展，于是超混沌系統較一般的混沌系統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[11-12]。……