【摘 要】
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随着移动互联网与信息压缩技术的飞速发展,视频信息的传输与通信已经变得非常便捷,实时视频通话早已成为人们沟通交流的主要载体,大量有关个人、政府和企业的视频数据需要产生、加工并经过互联网来传输与访问。但是,由于网络的开放性与共享性的特点,视频数据在传输过程中存在着诸多安全隐患,例如隐私泄露、视频窃取、视频内容恶意篡改等。因此,实时视频的保密通信已经成为人们研究关注的焦点。在实时视频保密通讯的实际应用场
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随着移动互联网与信息压缩技术的飞速发展,视频信息的传输与通信已经变得非常便捷,实时视频通话早已成为人们沟通交流的主要载体,大量有关个人、政府和企业的视频数据需要产生、加工并经过互联网来传输与访问。但是,由于网络的开放性与共享性的特点,视频数据在传输过程中存在着诸多安全隐患,例如隐私泄露、视频窃取、视频内容恶意篡改等。因此,实时视频的保密通信已经成为人们研究关注的焦点。在实时视频保密通讯的实际应用场景中,加密视频必须满足三个性能指标:安全性、实时性和格式兼容性。为了满足上述需求,本文提出了一种基于自同步混沌加密算法的H.264/AVC面向比特流加密（Bitstream-Oriented Encryption,BOE）方案,并在ARM嵌入式平台上搭建了远程实时视频保密通信系统,对所提出的视频加密方案的可行性进行实验验证,其中具体工作如下:1.在加密算法方面,为了满足加密视频的安全性,设计了一种采用余弦调制的4-D自同步混沌流密码算法（4-D Self Synchronous Chaotic Stream Cipher Algorithm,4-D SCSCA-CAC）。该算法能够有效抵御选择密文攻击与分别征服攻击,解决了现应用于实际视频保密通信中的自同步混沌流密码算法所存在的安全性漏洞,增强了加密视频的安全性。2.在H.264/AVC视频加密方案方面,为了满足加密视频的格式兼容性,本文对H.264码流中的句法元素进行分析,挑选出其中可加密句法元素进行选择性加密。首先,分别通过Exponential-Golomb编解码操作与基于上下文的自适应变长编码（ContextAdaptive Varialbe-Length Coding,CAVLC）操作将运动矢量差（Motion Vector Difference,MVD）系数和直流（Direct-Current,DC）分量从Residual句法元素中提取出来。然后,使用4-D SCSCA-CAC对DC分量和MVD系数加密,加密后的句法元素比特流将被重新编码并与原始的H.264句法元素比特流进行替换,以保持加密视频的格式兼容性。3.在硬件实现方面,采用了硬件编解码器和多核多线程技术来提高硬件系统的实时性。实验结果表明,本文所提出的H.264视频选择性加密方案具有高效性和灵活性,能够同时满足安全性、实时性和格式兼容性的要求。
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