[发明专利]基于非线性标称矩阵的视频混沌保密通信设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频通信技术领域，特别涉及一种基于非线性标称矩阵的视频混沌保密通信设备及方法。

背景技术

随着多媒体时代的快速发展，人们对视频内容的质量和数量的要求越来越高，与此同时，人们对视频通信过程的安全性的要求也越来越高。为了适应人们对视频安全性的实际需求，近几年来视频保密通信技术成为了非常热门的研究课题。

然而，当前人们在研究对安全性以及实时性均要求较高的视频加密通信技术时，例如在研究混沌保密通信技术时，通常都是采用数值仿真来展开研究，至今还没有在硬件平台上实现对视频数据的实时混沌保密通信，从而不利于视频混沌保密通信技术的日常应用及商业推广。

综上所述可以看出，如何在硬件平台上实现对视频数据的实时混沌保密通信是当前还有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于非线性标称矩阵的视频混沌保密通信设备及方法，能够在硬件平台上实现对视频数据的实时混沌保密通信，并且有利于提升数据的安全性。其具体方案如下：

一种基于非线性标称矩阵的视频混沌保密通信设备，包括视频发送端和视频接收端；所述视频发送端包括第一SOC芯片、第一内存缓冲区以及数据发送装置，所述视频接收端包括第二SOC芯片、第二内存缓冲区以及数据接收装置；所述第一SOC芯片包括第一FPGA和第一ARM，所述第二SOC芯片包括第二FPGA和第二ARM；所述第一FPGA包括第一VDMA以及采用AXIS协议作为接口协议的混沌加密模块，所述第二FPGA包括第二VDMA以及采用AXIS协议作为接口协议的混沌解密模块；其中，

所述混沌加密模块，用于通过所述第一VDMA获取原始视频数据，利用预设的混沌加密算法以及基于非线性标称矩阵产生的混沌加密密钥，对所述原始视频数据进行加密处理，并通过所述第一VDMA将加密处理后得到的加密数据传输至所述第一内存缓冲区进行保存；

所述第一ARM，用于从所述第一内存缓冲区中读取出所述加密数据，并通过所述数据发送装置将所述加密数据发送至所述数据接收装置；

所述第二ARM，用于获取所述数据接收装置传输的所述加密数据，并将所述加密数据传输至所述第二内存缓冲区进行保存；

所述混沌解密模块，用于通过所述第二VDMA获取保存在所述第二内存缓冲区的所述加密数据，利用预设的混沌解密算法以及基于所述非线性标称矩阵产生的混沌解密密钥，对所述加密数据进行解密处理，得到相应的解密数据。

可选的，所述非线性标称矩阵中的任一元素的表达式为：

F_ij(p(k))＝a_ij+b_ij(c_ijp(k)-Round(c_ijp(k)))

式中，p(k)表示8位二进制的加密数据，以p(k)为ROM查找表的地址，以F_ij(p(k))为查找内容，其中，ROM查找表的数量为n×n个，i＝j＝1，2…n，函数常量系数a_ij，b_ij，c_ij均为混沌密钥的密钥参数，Round表示取整运算。

可选的，所述混沌加密模块和所述混沌解密模块中的AXIS协议接口所涉及的信号均包括tvalid、tdata、tuser、tlast以及tready信号；

其中，tvalid和tready为相应的通信双方之间的握手信号，并且，在高电平情况下启动tdata、tuser和tlast信号进行通信，在低电平情况下则暂停数据通信。

可选的，所述混沌加密模块和所述混沌解密模块中的信号通道均为并行通道。

可选的，所述混沌加密模块和所述混沌解密模块中的每个信号通道均具备多级流水线结构。

可选的，所述视频发送端还包括与所述第一VDMA连接的第三内存缓冲区；所述第一FPGA还包括视频采集卡和第三VDMA；所述视频接收端还包括与所述第二VDMA连接的第四内存缓冲区；所述第二FPGA还包括第四VDMA；其中，

所述第三VDMA，用于将所述视频采集卡采集到的所述原始视频数据传输至所述第三内存缓冲区进行保存，以便所述第一VDMA从所述第三内存缓冲区中获取所述原始视频数据；

所述第四内存缓冲区，用于通过所述第二VDMA获取所述混沌解密模块得到的所述解密数据，并对所述解密数据进行保存；