超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现

(天津工业大学 电气工程与自动化学院，天津 300387)

1 引 言

随着互联网和多媒体技术的发展，信息安全变得越来越重要。而信息安全主要依赖于加密技术，其中以混沌加密为代表的加密技术研究在近20年来受到了很多学者的高度重视[1]。混沌系统是一种复杂的非线性运动，它对初始条件具有高度的敏感性，运动轨道长期不可预测，因此混沌系统表现出非常好的密码学特性[2]。以混沌为基础的视频图像加密研究在近年来也出现了很多，如Sun Fu-Yan等[3]提出的基于混沌映射的彩色图像加密算法、张错玲等[4]提出的基于Lorenz超混沌理论的数字图像加密算法、谢红梅等[5]提出的基于Logistic混沌映射的图像加密设计、朱艳平[6]提出的基于CNN超混沌的视频加密新算法等，但多是以理论算法研究为主，缺少具体实现方式。李梦瑶[7]提出的基于FPGA的视频图像加密系统、陈仕坤等[8]提出的视频混沌加密、刘国良等[9]提出的基于混沌映射和Hash函数的图像加密算法，虽然都有具体的实现方式，但其采用的加密算法多为混沌映射的形式，混沌映射一般都是有周期的，利用混沌映射进行加密的数据，经过有限的轮次加密后，由于周期性数据又会恢复为原来的明文数据，很容易被破解，所以数字混沌映射的周期性对密码系统的安全性来说是不利的[10]。但超混沌系统是具有多个正的Lyapunov指数，这意味着系统的运动向多个方向扩展，于是超混沌系统较一般的混沌系统具有更强的随机性和不可预测性，因此也更适用于混沌加密技术[11-12]。……