19015

۱۹۰۱۵

طراحي و پياده سازي سيستم رمزنگاري ويدئو در تراشه گيت هاي برنامه پذير

كارشناسي ارشد

الكترونيك ديجيتال

1393

۱۳۹۷/۱/۲۹

دكتر شهريار برادران شكوهي

برق

چكيده از ديرباز امنيت اطلاعات و جلوگيري از نفوذ اطلاعاتي متهاجمان دغدغه اصلي بشر بوده است. در اين ميان انتقالات وسيع تصاوير ديجيتال و ويدئوهاي تصويري در كاربردهاي مختلف نياز به مواظبت ويژه اي براي امنيت و اختفا دارد. رمزنگاري براي اين نياز فزاينده امنيت از نظر محرمانگي ، جامعيت ، تصديق هويت و غير قابل انكار بودن راه حل هاي قدرتمندي ارائه كرده است. اغلب استانداردهاي رمزنگاري (مثل استاندارد رمزنگاري پيشرفته ) قابليت پياده سازي در نرم افزار يا ساخت توسط سخت افزارهاي با منابع كم را دارا مي باشند، اما آرايه گيت هاي برنامه پذير راه حل سريع تر و منعطف تري براي رمزنگاري به شمار مي رود؛ كل الگوريتم مي تواند در يك يا چند سيكل كلاك اجرا شود. در اين پايان نامه انواع الگوريتم هاي رمزنگاري ويدئو و پياده سازي اين الگوريتم ها در تراشه هاي آرايه گيت هاي برنامه پذير بررسي مي شود. اين الگوريتم ها از نظر پارامترهايي مانند تخريب ظاهري ، نسبت رمزنگاري ، سرعت، كمك به فشرده سازي ، قبول قالب و امنيت رمزنگاري بررسي مي شوند؛ علاوه بر آن، در پياده سازي الگوريتم رمزنگاري ويدئوي بي درنگ توسط تراشه آرايه گيت هاي برنامه پذير، پارامترهايي مانند فركانس كلاك، نرخ عبور دهي جريان بيتي و حجم اشغال شده مورد توجه قرار خواهند گرفت. درنهايت نسبت نرخ عبوردهي به سخت افزار اشغال شده توسط الگوريتم براي مقايسه استخراج مي شود. در اين پايان نامه يك الگوريتم سريع AES مد شمارنده به عنوان رمز كننده سريع پياده سازي شده و با روش هاي خط لوله نرخ سرعت آن افزايش مي يابد در نهايت براي افزايش امنيت از يك جعبه جايگزيني پوياي جديد با استفاده از توليد كننده شبه تصادفي GRAIN از پروژه eStream استفاده مي شود. واژه‌هاي كليدي: الگوريتم رمزنگاري ويدئو، رمزكردن كاملاً لايه لايه، رمز كردن ادراكي، جعبه جايگزيني پويا، رمزنگاري جرياني.

1397/04/04

Design and Implementation of Video Encryption System in Field Programmable Gate Arrays

4/18/2018 12:00:00 AM

Abstract: For a long time, the security of information and the prevention of information invasion of the invaders have been the main concern of mankind. In the meantime, massive transfers of digital images and video images in various applications require special care for security and hiding. Encryption has provided powerful solutions to this growing need for security in terms of confidentiality, Data integrity, Authenticity, and non- repudiation. Most cryptographic standards (such as Advanced Encryption Standard) are capable of being implemented in software or built by low-resource hardware, but the Field Programmable Gate Array are a faster and more flexible solution for cryptography. The entire algorithm can run in one or several clock cycles. In this thesis, a variety of video encryption algorithms are reviewed and implemented for these algorithms is checked in the Field Programmable Gate Array. These algorithms are evaluated for parameters such as visual degradation, encryption ratio, speed, compression friendliness, format compliance and cryptographic security. In addition, the implementation of real-time video encryption algorithm by the field programmable gate array, parameters such as clock frequency, bit flow rate and area requirement will be taken into consideration. Finally, the ratio of pass-through rate to hardware area by the algorithm is extracted for comparison. In this thesis, a fast algorithm AES Counter mode is implemented as a fast encoder and increased its speed with pipeline procedures. Finally, a new dynamic substitution box by pseudo-random generator GRAIN from eStream project is used to increase the security of the algorithm. Keywords: Video Encryption Algorithm, Fully layered Encryption, Perceptual Encryption, Dynamic Substitution Box, Stream Cipher