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摘 要

现代社会中大量地把网络摄像机应用在了企业生产流程管理、公众安全保障、私人财产保障等过程中。正因为以网络摄像机为基础的视频监控系统的应用范围不断扩大和地位不断提高，人们对其安全性的需求就显得更加迫切。

本文首先介绍了传统的视频监控系统，并指出其存在的安全隐患，针对这个问题，提出了一种安全视频监控系统和加密网络摄像机的设计方案。其次，对密钥管理、加密算法、视频编码协议、网络传输协议等相关技术进行介绍，并在加密网络摄像机的设计方案中选择性地使用。本次课题使用的海思公司的Hi3518E开发板作为研究工具，在实现其视频流数据获取和传输的基础上，加入视频加密模块，使用对称加密算法加密视频流数据。同时，建立了密钥管理平台，使用RSA加密算法对对称加密算法中的密钥进行加密传输、解密使用，既保证了整个系统的安全性，又保证了视频流数据运作时的效率。

关键词：视频监控系统；对称加密；非对称加密；密钥管理；视频编码

Abstract

In modern life, IP cameras are widely used in the management of production process, public security, protection of private property and other fields. The video monitoring system with IP cameras is becoming increasingly important. Therefore, the problem about its security should be taken into consideration

The traditional video monitoring system and its security problem are introduced in this paper, firstly. In view of this problem, the design of video monitoring system as well as the encrypted IP camera are proposed. At the same time, several related technologies which are used in the design of encryption IP camera are analyzed, such as the key management, encryption algorithm, video coding protocol and network transmission protocol. In this paper, Hi3518E board of Haisi company is used as a research tool. On the basis of the acquisition and transmission of video data, a video encryption module, using symmetric encryption algorithm to encrypt video streaming data, has been joined to the board. What’s more, a key management platform has been established. It uses the RSA encryption algorithm to encrypt the key of the symmetric encryption algorithm, which not only ensures the security of the whole system, but also ensures the efficiency of working process of video data.

Keywords: Video Monitoring System, Symmetric Encryption, Asymmetric Encryption, Key Management, Video Coding

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 研究现状 1

1.3 设计意义 2

1.4 课题主要内容 2

第二章 当前视频监控系统及安全隐患 4

2.1 当前视频监控系统介绍 4

2.1.1系统组成 4

2.1.2 系统工作方式 4

2.1.3 系统的安全隐患 4

2.2 安全视频监控系统的设计 5

2.2.1 视频流加密及其他过程 6

2.2.2 密钥管理 6

2.3 本章小结 7

第三章 加密网络摄像机设计中的关键技术 8

3.1 密码算法 8

3.1.1 对称加密算法 8

3.1.2 非对称加密算法 9

3.2 密钥管理 10

3.2.1 对称加密算法的密钥分配 10

3.2.2非对称加密算法的密钥分配 12

3.3 视频编码协议 13

3.3.1 H.264发展历程 14

3.3.2 H.264码流结构 14

3.3.3 H.264的特点 14

3.4 网络传输协议 15

3.4.1 RTP打包H.264数据 15

3.5 本章小结 16

第四章 加密网络摄像机的硬件实现 17

4.1 硬件介绍 17

4.2 硬件设计 19

4.2.1视频接口设计 19

4.2.2密码模块接口设计 19

4.2.3芯片IO电源设计 19

4.3 本章小结 20

第五章 加密网络摄像机的软件实现 21

5.1 Hi3518E开发环境的搭建 21

5.1.1 安装虚拟机 21

5.1.2 安装SDK 21

5.1.3 连通开发板和Ubuntu 21

5.2 视频流加密功能的实现 22

5.2.1 加密模块和密钥管理 22

5.2.2视频加密模块和视频流运作过程 24

5.3 本章小结 28

第六章 测试与分析 29

6.1测试环境 29

6.2 测试步骤 29

6.2.1 硬件连接 29

6.2.2 软件调试 30

6.3 分析 33

第七章 总结 34

致 谢 35

参考文献 36

1. 绪论

1.1 设计背景

随着社会的快速进步和科技的迅猛发展，视频监控系统逐渐升级和完善。由于各种图像传输和处理技术的飞速发展，网络视频监控系统及其核心技术受到了极大影响，随之而来的是新一代网络摄像机的研发与应用。图像信息丰富、视频内容清晰、技术高超和简单直观等成为了网络视频监控系统的优势和特点，所以，该系统被广泛应用于不同的领域和场合。

摄像头在视频监控系统中起着举足轻重的作用。现在使用的摄像头大部分是数字摄像头，它的优势是能够充分地利用先进的互联网技术和信息科技技术，实现更多的功能。

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