一种基于Logistic映射的混沌加密方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Logistic映射的混沌加密方法，应用于视频加解密传输，包括服务器和客户端，所述的服务器作为发送端，所述的客户端作为收集端，步骤如下：步骤1：发送端采集视频，捕获视频帧；步骤2：设定视频帧采集帧率，并对采集到的视频帧进行编码；步骤3：对编码后的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行加密；步骤4：创建实时传输的网络传输协议RTP会话，发送加密数据；步骤5：收集端创建一个线程，利用创建实时传输的网络传输协议RTP会话接收数据包；步骤6：对接收到的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行解密；步骤7：对接收到的视频进行解码；步骤8：将视频帧用图片显示控件显示出来。

A chaotic encryption method based on logistic map

【技术实现步骤摘要】
一种基于Logistic映射的混沌加密方法
本专利技术为一种基于Logistic映射的混沌加密方法，可以高效安全地对实时视频进行加密的视频加密技术。
技术介绍
近年来，视频已经成为信息的重要载体，传输信息中视频内容越来越庞大。因此，视频在传输过程中的安全问题引发了人们的关注和思考，成为了重要的研究领域。视频加密，是保护视频在传输中安全的重要手段，研究出高性能的适合实时视频信息的加密算法是解决网上视频安全这个问题的关键所在。视频信息具有数据量大，编码结构特殊，实时性要求强等特点，这些特点对现有的加密算法提出新的要求：实时视频加密在保证其安全性的同时，要尽可能地满足实时性、高效性。自上世纪七十年代起，就有很多优秀的密码技术出现并得到广泛的应用，比如DES、IDEA和RSA等。但是由于视频具有数据量大，编码结构特殊，而且很多是实时视频，对实时性要求强，这些传统的针对文本的算法已经不适合了。现在的视频基本都是数字视频，视频加密技术也有了新的发展。可以对数字视频信号进行压缩编码，然后再存储或传输。对视频信号可以在上述任何一个环节中进行加密。目前的视频加密技术种类繁多，主要分成两大类，一类是全部加密，它是对全部视频数据流用密码技术直接进行加解密的加密技术，它的安全性较高但是加密速度较慢；另一类是选择性加密，它是只选择性地加密重要数据的方法，提高了加密速度但是安全性不高，可能遭受攻击而被破解。具体还有一些算法，例如改变Huffman码表算法，它将通用Huffman码表改变(加密)后使用，并作为密钥，非法接收方没有这个特殊码表，就不能正确解码，但是一般改变Huffman码表会降低压缩率，而且密钥较长。还有Zig-Zag置乱算法、基于统计规律的视频加密算法、纯置乱算法等等。混沌系统与加密技术相结合是现在比较热门的一个课题，混沌系统不仅可以快速生成大量的密钥，有效地提高加密速度，还具有非周期性、对初值与参数极度敏感性和不可预测性等特征，可以提供具有良好随机性的伪随机序列。虽然有大量的混沌加密算法面世，但是这些加密算法并不成熟，仍然需要进一步研究。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术研究高性能、更高速度的加密算法，以满足用户的需求。混沌加密算法迭代速度快，可以快速生成密钥序列，满足实时视频的实时加密需求。同时混沌序列的随机性，以及混沌映射对初值的敏感性都体现了算法的安全程度较高。本专利技术针对视频的安全需求研究了高性能的混沌加密算法。本专利技术提出一种基于Logistic映射的混沌加密方法，应用于视频加解密传输，包括服务器和客户端，所述的服务器作为发送端，所述的客户端作为收集端，其特征在于步骤如下：步骤1：发送端采集视频，捕获视频帧；步骤2：设定视频帧采集帧率，并对采集到的视频帧进行编码；步骤3：对编码后的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行加密；步骤4：创建实时传输的网络传输协议RTP会话，发送加密数据；步骤5：收集端创建一个线程，利用创建实时传输的网络传输协议RTP会话接收数据包；步骤6：对接收到的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行解密；步骤7：对接收到的视频进行解码；步骤8：将视频帧用图片显示控件显示出来。进一步的，所述的步骤3中混沌加密算法包括如下步骤：步骤3.1：先用时间函数生成四个8位的十六进制数，即数值在0-0xffffffff之间；步骤3.2：每个数值与0x10000做两次除法求商变成(0,1)之间的值，产生四个密钥；步骤3.3：将这四个秘钥第2到第5个字节与主密钥异或处理；步骤3.4：再用处理后的密钥迭代产生混沌序列；步骤3.5：与视频数据明文进行异或加密，即将一个明文字节与第一个密钥的第五个字节，第二个密钥的第四个字节，第三个密钥的第三个字节以及第四个密钥的第二个字节进行异或；步骤3.6：重复步骤3.5，直到对所有的明文序列进行加密。进一步的，所述的步骤3中混沌加密算法还包括：对Logistic映射中的μ值进行动态改变：步骤a：每进行一次迭代后，判断μ的值是否大于4；步骤b：若大于4则将μ的值减去密钥值除以10；步骤c：若μ的值小于4，就将μ加上密钥值除以100，以此循环，将μ的值控制在4附近。进一步的，所述步骤3中，将Logistic映射和Tent映射两种方法混合使用以提升算法产生序列的随机性。Logistic的缺陷是序列值分布不均匀而且有空白窗口，而Tent映射的缺陷是容易陷入不动点和小周期；Tent映射每迭代50、100、200、500、1000次就使用Logistic映射初始化。进一步的，加密部分应该是放在编码之后，对jpg图像数据进行加密，收集端接收后先解密然后再解码。进一步的，在一次性密钥的保存和发送上，视频采集端在加密视频时用时间函数生成一组一次性密钥，将该一次性密钥与视频帧数据一起发送给视频接收端使用，将密钥放在第一个数据包的最前面，接收时先提取出来。有益效果本专利技术是在一种基于Logistic映射的混沌加密方法基础上，对其进行改进，并对多种改进后的算法进行随机性测试分析，最后提出了一种优化后的混沌加密算法。这种算法考虑了Logistic和Tent这两种混沌映射的优缺点，并进行有目的和有针对性地结合，从而得到一个比单纯的两种算法都要优良的混沌加密算法。同时还设计实现了一个实时视频传输原型，与视频加密算法相结合，验证了加密算法的可行性。本专利技术的方法性能高、迭代速度快，可以快速生成密钥序列，满足实时视频的实时加密需求。同时混沌序列的随机性，以及混沌映射对初值的敏感性都体现了算法的安全程度较高。附图说明图1为本专利技术的算法流程步骤框架图；图2为本专利技术的视频传输原型的设计框图；图3为本专利技术的加密算法程序框图；图4为本专利技术中Tent迭代数值出现次数情况；图5为本专利技术视频采集端界面；图6为本专利技术视频采集端使用说明；图7为本专利技术视频接收端界面；图8为本专利技术视频接收端使用说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术的一个实施例，提出一种轻量级混沌加密方法，包括如下步骤：涉及视频传输原型系统技术方案：(1)方案的设计：(1.1)服务端：首先本专利技术的技术方案是要利用笔记本的摄像头采集视频，然后捕获视频帧，通过资料查询，这一功能可以在QT(一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架)中利用OpenCV库实现。自行设定视频帧采集帧率，并对采集到的视频帧进行编码。实时视频的传输一般采用实时传输的网络传输协议RTP，同时需要一个线程来控制视频帧的发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Logistic映射的混沌加密方法,应用于视频加解密传输，包括服务器和客户端，所述的服务器作为发送端，所述的客户端作为收集端，其特征在于步骤如下：/n步骤1：发送端采集视频，捕获视频帧；/n步骤2：设定视频帧采集帧率，并对采集到的视频帧进行编码；/n步骤3：对编码后的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行加密；/n步骤4：创建实时传输的网络传输协议RTP会话，发送加密数据；/n步骤5：收集端创建一个线程，利用创建实时传输的网络传输协议RTP会话接收数据包；/n步骤6：对接收到的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行解密；/n步骤7：对接收到的视频进行解码；/n步骤8：将视频帧用图片显示控件显示出来。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Logistic映射的混沌加密方法,应用于视频加解密传输，包括服务器和客户端，所述的服务器作为发送端，所述的客户端作为收集端，其特征在于步骤如下：
步骤1：发送端采集视频，捕获视频帧；
步骤2：设定视频帧采集帧率，并对采集到的视频帧进行编码；
步骤3：对编码后的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行加密；
步骤4：创建实时传输的网络传输协议RTP会话，发送加密数据；
步骤5：收集端创建一个线程，利用创建实时传输的网络传输协议RTP会话接收数据包；
步骤6：对接收到的视频利用Logistic映射的混沌加密算法进行解密；
步骤7：对接收到的视频进行解码；
步骤8：将视频帧用图片显示控件显示出来。


2.根据权利要求1所述的一种基于Logistic映射的混沌加密方法，其特征在于：所述的步骤3中混沌加密算法包括如下步骤：
步骤3.1：先用时间函数生成四个8位的十六进制数，即数值在0-0xffffffff之间；
步骤3.2：每个数值与0x10000做两次除法求商变成(0,1)之间的值，产生四个密钥；
步骤3.3：将这四个秘钥第2到第5个字节与主密钥异或处理；
步骤3.4：再用处理后的密钥迭代产生混沌序列；
步骤3.5：与视频数据明文进行异或加密，即将一个明文字节与第一个密钥的第五个字节，第二个密钥的第四个字节，第三个密钥的第三个字节以及第四个密钥的第二个字节进行异或；
步骤3.6：重复步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，刘北圣，金鑫，
申请(专利权)人：北京电子科技学院，
类型：发明
国别省市：北京;11