混沌保密通信是混沌密码与信息安全交叉融合的研究方向,在计算机网络、电路系统、激光通信和神经网络等领域均取得丰硕的研究成果。然而作为新生学科,混纯保密通信在理论研究、安全分析、标准设立以及技术实现方面尚未成熟。随着多媒体网络通信领域对个人安全隐私保护的需求与日俱增,如何设计一个安全高效的多媒体混沌保密通信系统已经成为人们的研究热点。为此,本文进一步研究多媒体混沌保密通信系统的设计及其在硬件平台上的技术实现,具体工作如下:1.提出了一种H.264编码后加密的嵌入式视频混沌保密通信方法。首先,对三维非线性标称矩阵进行混沌反控制得到无简并离散时间超混沌系统,构建相应的混沌流密码算法,从理论上证明加密算法与解密算法之间的自同步关系;其次,先用流密码加密H.264格式视频数据,再用猫映射算法对加密数据进行位置置乱;最后,采用多核多线程、硬件编码、格式保护和自适应内存选择等方法解决一系列硬件实现的技术问题。硬件实验结果和安全分析结果证明该方法的可行性和有效性。2.探讨了一种H.264选择性混沌加密与ARM实现的方法。首先,基于六维非线性标称矩阵设计无简并离散时间超混沌系统并构建相应的混沌流密码算法;其次,在H.264编码过程中选择性加密关键变量如运动矢量差值水平方向的分量、垂直方向的分量和DCT变换矩阵中的直流分量;最后,采用多核多进程的技术方法解决了硬性实现过程中实时性不足的问题。硬件测试结果和安全分析结果表明算法的安全性以及硬件实现的有效性。3.提出了一种视频混沌保密通信系统的SOPC(System on a Programmable Chip)技术设计与实现方法。基于无简并三维离散时间混沌反控制系统构建的密码算法,先选取单个混沌变量进行取模取整操作,得低8位序列加密明文,最后将密文反馈。该算法在分别征服攻击、已知明文攻击和选择密文攻击的配合之下大部分密钥容易被破译,为此,采用多个混沌变量代替单个混沌变量进行取模取整操作,以此增加密码系统的复杂性并有效抵御以上攻击。基于SOPC平台的硬件实现过程中,利用混沌流密码分时加密视频的RGB三基色像素值,并采用软硬件协同没计、直接内存存取、FPGA并行设计和双核处理等技术方法解决一系列硬件实现的问问题和系统实时性的问题。硬件实现结果和安全分析结果表明该算法具备安全性和可行性。4.研究了混沌流密码的改进算法,并进行电子文件加密系统的设计及SOPC实现。首先,采用混沌反控制方法得到三维离散时间超混沌系统,将两个三维系统联立成六维系统,选取混沌变量进行非线性运算,取模取整以及密文反馈,以此改进混沌密码算法,并从理论上证明加密系统与解密系统之间的自同步关系;其次,利用改进算法对一类格式与数据独立分布的多媒体文件进行加密与解密试验;最后,利用SOPC硬件平台上实现混沌加密算法和解密算法及其上位机通信。该方法为混沌保密通信系统走向实际应用提供一种参考范例。5.研究了一种基于FPGA技术的视频混沌保密通信系统设计与实现方法。首先,基于七维离散时间超混沌系统构建混沌流密码算法,取其中多个混沌变量进行非线性运算和取模取整操作形成加密序列,同时产生三路不同的加密序列分别并行加密视频的RGB三基色像素值,三路密文反馈回加密方程和解密方程之中。利用高端FPGA芯片的资源和速度优势,采用流水线,并行设计和直接内存存取等技术方法,将远程视频混沌保密通信系统的完整功能集成于单片FPGA芯片之中。硬件试验结果和安全分析结果表明该方法具有安全性及有效性。