비디오 콘텐츠 보호를 위한 카오스 사상 기반의 암/복호화 시스템 설계

Title
비디오 콘텐츠 보호를 위한 카오스 사상 기반의 암/복호화 시스템 설계
Authors
윤병춘
Keywords
비디오콘텐츠보호를위한카오스사상기반의암복호화시스템설계
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
유무선 통신기술과 비디오 압축 기술의 발달로 인해 비디오 콘텐츠가 다양한 영역에서 손쉽게 이용됨에 따라 비디오 콘텐츠에 대한 보호의 필요성은 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 비디오 콘텐츠에 대한 카오스 사상기반의 비디오 암/복호화 방법들을 제안하고, 이를 기반으로 임베디드 환경에서의 실시간 암/복호화 시스템을 설계한다. 텐트 사상 기반으로 제안한 비디오 암호화 방법은 텐트 사상을 기반으로 암호화에 사용되는 난수 특성이 우수한 난수블록을 생성하고 이를 기반으로 DCT 블록 내의 0이 아닌 유효계수들에 대해서 XOR 암호화 연산을 수행한다. 암호화는 0이 아닌 유효계수들에 대해서만 수행되어지므로 암호화 적용후의 압축 효율성에 좋은 성능을 나타냈다. 또한 제안한 다중 카오스 사상 기반의 비디오 암호화 방법은 텐트 사상(tent map)을 기본블록으로 하는 해시 체인으로부터 128-bit의 난수특성이 우수한 해시 키를 생성하고 이를 로지스틱 사상(logistic Map)과 헤논 사상(hénon map)에 적용하여 64개의 난수로 이루어진 8x8 난수 블록을 생성한다. 제안한 방법은 8x8 난수 블록과 DCT 블록의 저주파 계수들에 대해 선택적으로 XOR 암호화 연산을 수행함으로써 암호화 처리에 따른 오버헤드를 줄일 수 있으며, 복수의 카오스 사상을 결합한 구조를 사용하여 비교적 간단하면서 우수한 난수 특성을 제공한다. 실험 결과를 통해 제안 방법은 암호화된 영상에 대해 PSNR이 12dB 이하로 좋은 시각적 암호화 성능을 나타냈으며, 압축 효율성 측면에서 시간변화율과 압축 변화율은 각각 2%와 0.4% 이내의 실시간성에 적용 가능한 성능을 나타냈다. 마지막으로 로지스틱 사상기반의 비디오 암/복호화 알고리즘을 제안하고, 이를 기반으로 임베디드 환경에서 실시간 암/복호화 시스템을 설계한다. DM642 EVM 보드 상에서 암호화 송신시스템을 구현하고 이를 복호화 하기 위한 시스템을 위성수신단말기(STB, set-top box) 상에서 구현한다. 실험을 통해 제안한 비디오 암호화 알고리즘에 의한 인코딩 시간변화율은 PC와 타겟보드 상에서 각각 평균 0.5%와 0.97% 이하의 변화율을 보였고, PC와 위성수신단말기 상에서 복호화 방법에 의한 디코딩 시간 변화율은 각각 평균 1.5%와 1.75% 이하의 변화율을 보여 제안한 암/복호화 시스템이 실시간에 적용 가능함을 나타냈다.
Description
(1) 본문목차 Ⅰ. 서 론 = 1 Ⅱ. 카오스 사상의 이론적 배경 = 4 2.1. 카오스 사상의 특성 = 4 2.2. 카오스 사상별 난수특성 = 5 2.2.1 텐트 사상 = 5 2.2.2 로지스틱 사상 = 6 2.2.3 헤논 사상 = 7 Ⅲ. 텐트 사상 기반의 비디오 암호화 시스템 설계 = 8 3.1. 제안한 텐트 사상 기반의 암호화 방법의 개요 = 8 3.2. 텐트 사상 기반의 난수블록 생성 = 9 3.3. 블록 암호화 과정 = 10 Ⅳ. 텐트 사상 기반의 비디오 암호화 방법의 구현 및 성능평가 = 12 4.1. 실험환경 설정 = 12 4.2. 시각적 암호화 평가 = 13 4.3. 압축효율성 평가 = 13 4.4 복호화 영상의 화질 평가 = 14 Ⅴ. 다중 카오스 사상 기반의 비디오 암호화 시스템 설계 = 15 5.1. 제안하는 다중 카오스 사상 기반의 암호화 방법의 개요 = 15 5.2. 암호화 과정 = 16 5.2.1 DCT 계수 선택과 그룹화 = 16 5.2.2 암호화 해시 키 생성 = 17 5.2.2.1 텐트 사상 기반 해시체인 구조 = 18 5.2.2.2 텐트 사상의 반복 = 18 5.2.3 난수블록 생성 = 19 5.2.4 난수블록에 대한 계수 치환 = 19 5.2.5 생성된 난수블록을 이용한 암/복호화 = 21 Ⅵ. 다중 카오스 사상 기반의 비디오 암호화 방법의 구현 및 성능 평가 = 22 6.1. 키 공간 분석 = 22 6.2. 암호화 알고리즘의 보안성 = 22 6.3. 초기 값 민감도 분석 = 23 6.4. 압축 효율성 = 23 6.5. 시각적 암호화 평가 = 25 Ⅶ. 비디오 콘텐츠 보호를 위한 임베디드 환경에서의 실시간 암/복호화 시스템 설계 = 27 7.1 제안한 암/복호화 시스템 모델 = 27 7.2. 암호화 시스템 = 28 7.3. 복호화 시스템 = 32 7.4. 암/복호화 시스템
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23505
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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