LDPC码在混沌序列图像加密中的应用研究

摘要

低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check code，LDPC码）是一种线性分组码，其性能接近 Shannon限，与其它译码算法相比，它的译码复杂度低，并且结构灵活，成为人们的研究热点。近些年来，LDPC码的编译码算法不断地被改善和提高，并且被广泛应用于深空通信、光纤通信、移动通信和水下等领域。
　　在混沌图像加密中，通常是采用混沌序列单层映射加像素置乱来完成，由于有的混沌序列鲁棒性很差，在信道传输的过程中，很难保证信息在受到攻击破坏后还能还原出原来的有效信息，因此本文引入 LDPC码，将其应用在混沌图像加密中，通过对图像进行分块编码形成差错保护，以提高图像传输过程中的稳定性，改善传输性能。
　　综上所述，本文的主要做了如下研讨工作：
　　首先介绍了 LDPC码和混沌序列加密的发展研究现状，然后具体描述了 LDPC码的理论知识，包括其表示方式、构造方法还有常见的编译码算法，重点分析了几种编码译码算法的原理。
　　其次，简要介绍了密码体制，分析了几种常见的离散混沌映射系统，对 LDPC码应用于 Logistic混沌序列图像加密中的方案进行了详细介绍，提出了分块加密差分保护的方案，用MATLAB软件进行仿真，验证了这种方案是可行的。
　　然后，利用 FPGA实现了混沌序列图像加密方案的 LDPC码译码器的设计，使用Verilog HDL语言，编写各个模块，给出译码器的整体结构图，深入研究了译码器中校验节点和变量节点处理过程，最后得出译码结果。
　　最后，总结本文的研究工作，指出论文的不足之处，及未来研究方向。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 数字通信系统

1.3 信道模型

1.4 LDPC码的研究现状

1.5 图像加密技术发展现状

1.6 本论文的主要工作和结构安排

2 LDPC码的编译码原理

2.1 线性分组码与LDPC码

2.2 LDPC码的构造方法

2.3 LDPC码的编码算法研究

2.4 LDPC码的译码算法研究

2.5 本章小结

3 基于LDPC码与Logistic混沌序列的图像加密技术

3.1 传统密码体制

3.2 常见的的离散混沌映射系统

3.3 基于混沌序列的加密算法

3.4 基于LDPC码的对Logistic混沌序列加密算法的改进

3.5 实验结果分析

3.6 本章小结

4 LDPC码译码器的FPGA设计

4.1 混沌序列加密软件的实现

4.2 FPGA开发工具介绍

4.3常用FPGA译码器的硬件结构

4.4 量化

4.5译码器的整体架构

4.6 LDPC码的译码器模块设计

4.7 本章小结

5 总结展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表的论文题目