[发明专利]基于混沌与超混沌的两层次视频流媒体加密方法

摘要

基于混沌与超混沌的两层次视频流媒体加密方法。本发明提供的设计方法包括:提出了基于混沌与超混沌的两层次视频流媒体加密算法。该方法与网络传输下的视频压缩标准H.263相结合，其第一层次是：基于Logistic混沌映射，在视频压缩过程中用基于离散余弦变换(DCT)的选择性加密算法对视频流数据加密；在视频压缩后，进行第二层次的加密，它包括两部分：基于离散Baker映射进行视频流数据置乱和基于超混沌映射对置乱后的数据进行数据混淆；由于采用了多层次的加密，并且超混沌系统加密性能强，因此采用该方法的视频流加密系统能有效地抵抗恶意攻击和专业解密，该加密方法在网络流媒体传输信息安全领域中具有重要应用价值。

主权项

一种基于混沌与超混沌的两层次视频流媒体加密方法，其特征在于该方法包括：第1、基于混沌与超混沌的两层次视频流数据加密方案的结构提出基于混沌与超混沌的两层次的视频流数据加密方案的结构，该加密系统的设计与网络传输下的视频压缩标准H.263相结合，采用逐字节处理模式处理编码后的H.263流，第一层次是在视频压缩过程中对视频流数据进行基于混沌映射的选择性流加密；视频压缩后，对压缩后的视频流数据进行第二层次加密，即对视频流数据进行块置乱和数据混淆，其中块置乱采用二维离散Baker映射，然后对置乱后的数据采用超混沌系统进行数据混淆；第2、基于混沌映射的第一层次的视频流数据加密方案第一层次的加密方案是：在视频压缩过程中，基于混沌映射对视频流数据进行选择性的流加密，即基于混沌映射对视频数据的一部分进行流加密，在基于混沌映射的选择性加密算法中，所有的帧内块的离散余弦变换DCT的系数均被流加密；流加密：流加密也叫序列加密，流密码的加密和解密思想是先将视频流数据作为一个由基本编码单元0和1构成的明文流m，然后利用一个密钥流k与该明文流m逐位地加密，得到一个密文流c，解密时以同步产生的同样的密钥流k与这个密文流c逐位地解密来恢复明文流m；这个密钥流k是采用混沌系统生成的序列，混沌系统采用的是离散的一维Logist混沌映射；第3、基于离散Baker映射和超混沌映射的第二层次的视频流数据加密方案对完成第一层次加密编码后的H.263视频流数据，进行第二层次的加密，第二层次的加密方案由两部分组成，即首先采用二维离散Baker映射进行数据置乱，然后基于超混沌映射对置乱后的数据进行数据混淆；第3.1、数据置乱利用二维离散Baker映射实现编码后H.263视频流数据的数据置乱；在对应的密码系统结构中，第一层次加密编码后的H.263视频流数据被用作明文流，下面将给出数据置乱的具体步骤：第一步：从第一层次加密编码后的H.263视频流数据中取出N×N个字节数据用于二维离散Baker映射置乱迭代，置乱密钥kB由l，n1，n2，…，nk构成，l代表数据置乱的迭代次数，ni，i＝1，2，…，k为密钥的分量值，N，l，ni取为大于0的整数，N和l的选取原则为在安全性和处理速度之间取得更好的平衡，N和l越大，安全性越强，处理速度就越慢，n1，n2，L，nk要满足ni|N，i＝1，L，k，且n1+L+nk＝N；第二步：将迭代选定的数据b1，b2，L L，bN×N置乱操作l次，得到置乱后的数据bp1，bp2，L L，bpNN；第三步：将置乱后的数据bp1，bp2，L L，bpNN存储到视频流数据的原来位置；第3.2、数据混淆选用超混沌方程生成的序列实现数据的混淆，超混沌方程生成的状态序列x1，x2，L L，xNN将被离散化得到比特序列c1，c2，L L，cNN与置乱后的H.263视频流数据序列bp1，bp2，L L，bpNN进行混淆操作，混淆操作采用异或操作实现；混淆后的H.263视频流数据与未改变的H.263视频流数据一起用做视频网络传输的输入数据。