基于混沌的音视频加密系统的设计与实现

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1、硕士学位论文基于混沌的音视频加密系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAUDIOANDVIDEOENCRYPTIONSYSTEMBASEDONCHAOS孟宪文哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP309.7学校代码：10213国际图书分类号：681密级：公开工程硕士学位论文基于混沌的音视频加密系统的设计与实现硕士研究生：孟宪文导师：佟晓筠教授申请学位：工程硕士学科：计算机技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TP309.7U.D.C:681DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAUDIOANDVIDEOENCRYPTIONSYSTEMBASEDONCHAOSCandidate：MengXianwenSupervisor：Prof.TongXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Compute

3、rTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着多媒体应用的快速发展，版权、隐私保护等问题越来越受到人们的关注，对多媒体数据进行加密是对多媒体信息保护最根本有效的方法。但是，目前多媒体中的音视频加密技术在安全性和加密效率上不能够得到

4、很好的权衡，因此，如何安全高效地加密音视频成为一个亟需解决的问题。针对此问题，本文基于安全高效的混沌加密技术，设计实现了对音视频文件（如MP4文件）中的音频流和视频流进行加密的系统。首先，本文利用扩展的Standard映射系统生成的伪随机序列作为加密密钥，对AAC音频码流中的比例因子带进行了替换和置乱加密。安全性分析表明，该音频加密算法在保证安全的同时，不仅效率高，而且对音频码流数据量和兼容性毫无影响。其次，提出了利用Arnold猫映射对时空混沌系统进行随机耦合，采用改进的Logistic映射作

5、为时空混沌系统的局部混沌映射，同时提出了随机选取比特位生成二进制伪随机序列的离散化方法。通过对H.264视频流进行研究分析，基于时空混沌密钥生成系统，对H.264码流中的帧内预测模式、运动矢量和非零亮度系数进行加密。安全性分析表明，该视频加密算法不仅具有较高的安全性，而且在保证码流数据量和兼容性不变的情况下，提高了加密效率。最后，在音频流和视频流加密技术的基础上，实现了基于混沌的音视频加密系统。该音视频加密系统实现的主要功能有，对MP4文件中的音视频码流进行分析和播放，对MP4文件进行解复合，对

6、解复合后的AAC音频码流和H.264视频码流进行加密。本系统为用户提供了安全高效的音视频加密功能，系统的可操作性强，具有良好的实用性。关键词：混沌加密；AAC；H.264；时空混沌-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofthemediatechnology,issueslikecopyrightandprivacyhavearousedpeople’sconcerns.Themultimediadataencryptionisthemostfu

7、ndamentalandeffectivemethodofmultimediaprotection.However,uptonowamongmultimedia,theaudioandvideoencryptiontechnologieshavenotbeenbalancedwellbetweenthesafetyandtheefficience.Soitisaproblemtobesolvedhowtoencrypttheaudioandvideofileswithhighefficiency

8、.Regardingthisproblem,thepaperdesignesanaudioandvideoencryptionsystembasedonsecureandefficientchaoticencryptiontechnologies,whichcouldencrypttheaudioandthevideostreaminthemediafilessuchasMP4files.Firstly,thepaperusestheextendedStandardmappingsystemto