视频信号的网络实时混沌保密通信

论文摘要

混沌保密通信是近些年来密码学研究的热点问题。它包括很多方面,其中应用于网络的混沌保密通信是一个很有前景的研究方向。本文根据混沌密码学理论和网络通信理论,并基于H.263编解码器实现了实时视频的网络混沌保密通信系统。该系统能基于服务器/客户端模式实现点对点的实时视频保密通信。同时,在实现系统的过程中,取得了以下研究成果:（1）提出了一种利用一维的分段线性混沌映射（PLCM）来对实时视频进行序列加密的算法,该算法利用Inter的SSE2专用指令集来实现,并对产生的混沌序列进行了有效的非线性变换,从而使该算法不仅加密速度快,并且能有效的抗多种密码分析;（2）提出了一种利用混沌神经网络对实时视频进行分组加密的算法。该算法利用数字化的瞬时混沌神经网络的特性来产生混沌序列,并利用该序列对实时视频进行了分组加密。算法的密钥空间大,安全性高,且可以并行运算,适合于用硬件来实现;（3）根据RTP/RTCP协议,对加密的H263视频以帧为单位进行编号传输,并根据SR和RR包提供的网络信息,在服务器端采取改变视频采集帧率和调节帧内/帧间编码比率等措施来保证视频的服务质量;（4）提出了一种利用改进的NRBF网络进行超混沌预测的算法。根据基于资源分配思想的NRBF网络结构,该算法对初始的NRBF网络进行动态删除和添加隐含层神经元,并利用Levenberg-Marquardt算法对神经元的中心、宽度和输出层权值进行并行训练。最后利用该算法对Rossler映射进行了离线预测,仿真结果显示该方法预测效果较好。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 混沌理论的发展与现状
• 1.1.1 混沌研究的历史
• 1.1.2 混沌的定义和特性
• 1.1.3 混沌保密通信的发展
• §1.2 视频通信的发展与现状
• §1.3 网络安全简介
• §1.4 本文的研究工作和论文安排
• 1.4.1 本文的研究工作
• 1.4.2 论文内容安排
• 第二章 视频编码
• §2.1 引言
• §2.2 视频压缩的基本原理
• 2.2.1 Ⅰ帧的压缩过程
• 2.2.2 运动估计
• §2.3 H.263视频压缩标准
• 2.3.1 H.263编码框架
• 2.3.2 H.263的码流格式
• §2.4 视频加密方法
• §2.5 小结
• 第三章 混沌密码体制研究
• §3.1 引言
• §3.2 密码学的基本理论
• 3.2.1 密码学的基本概念
• 3.2.2 完全保密系统
• §3.3 混沌序列密码体制
• 3.3.1 低维混沌密码算法
• 3.3.2 基于PLCM序列的密码算法
• 3.3.2.1 数字化PLCM序列
• 3.3.2.2 基于PLCM序列的加解密算法
• §3.4 混沌分组密码体制
• 3.4.1 混沌神经网络模型
• 3.4.2 基于混沌神经网络的加解密算法
• §3.5 小结
• 第四章 网络视频混沌保密通信系统的实现
• §4.1 视频实时加解密子系统
• §4.2 网络传输子系统
• 4.2.1 RTP／RTCP协议
• 4.2.2 视频传输的QoS保证
• 4.2.2.1 拥塞控制与差错控制
• 4.2.2.2 网络传输丢包后的同步问题
• §4.3 系统实验与特性分析
• 第五章 混沌预测
• §5.1 引言
• §5.2 相空间重构理论
• 5.2.1 Takens定理
• 5.2.1 相空间重构参数选择
• §5.3 利用最大Lyapunov指数进行预测
• 5.3.1 利用小数据量方法计算最大Lyapunov指数
• 5.3.2 基于最大Lyapunov指数的混沌预测
• §5.4 利用RA-NRBF网络进行预测
• 5.4.1 NRBF网络结构
• 5.4.2 基于RA-NRBF网络的超混沌预测
• 5.4.2.1 RA-NRBF网络结构
• 5.4.2.2 利用RA-NRBF网络预测Rossler超混沌映射
• §5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• §6.1 总结
• §6.2 展望
• 致谢
• 参考文献