基于改进型AES算法的Android视频监控系统

        一、前言
目前，手机软件的开放性很高，尤其像一些音乐、聊天交友等软件出于占领市场份额等方面的考虑更是如此。普通的Android用户可以在手机市场方便地下载各类共享的应用软件。但是对于涉密或者接入权限要求很高的场合，这会带来诸多安全问题。
视频监控亦是一项对保密性及接入权限要求较高的服务。当前，基于计算机的监控软件通过硬件指纹加密技术可以实现对软件使用权限的管理。然而基于计算机的视频监控存在诸多不便，如果将其功能转移到手机上，开发出基于手机平台的监控终端会方便很多。IMEI（International Mobile Equipment Identity，移动设备国际识别码）是手机的唯一识别号码。它类似于居民身份证号码，具有一机一号的特征。我们利用变步长反馈移位、计数控制技术改进AES算法，提高算法的安全性能，并将其应用于手机软件的加密保护中。将软件与手机IMEI码绑定，通过认证方式来实现软件对保密性以及接入权限的要求。
二、系统总体设计
视频监控系统一般由现场数据采集终端、视频监控服务器、客户终端以及信息传输通道构成。
1.现场数据采集终端
本系统使用HIKVISION生产的DS-2CD3210D-I5网络监控摄像头作为视频采集设备。数据采集终端是视频监控系统视频信息的源端，一般由数字摄像头完成原始视频信息的采集工作。为便于信息流的存储和传输，数字摄像头对原始信息的处理通常包括模数转化、压缩、编码等过程。
2.视频监控服务器
视频监控服务器是监控系统的核心，是整个系统的大脑。一方面，监控服务器需要负责对数据的存储和管理；另一方面，监控服务器需要负责控制系统中信息的交互传递以及对客户端的响应，如客户端登录、身份认证、视频信息传输等。
本系统利用Xampp中的Apache、Tomcat，在PC上建立视频监控软件的服务器，完成视频信号从视频监控设备到手机视频监控客户端的传输；利用Xampp中的MySQL，在服务器上建立数据库，管理手机客户端的登录账户，并为不同账户赋予不同权限。
3.视频监控客户端
视频监控客户端是视频监控系统视频信息的宿端。通过客户端用户可以完成账号注册、登录、身份验证等功能。同时，客户端始终与服务器保持着交互，通过对接收到的视频信息进行缓存、解码以及显示等处理满足用户对实时监控视频的查看。此外，客户端还可以向服务器发送控制命令实现对摄像头的控制。
系统以Android智能手机为平台开发手机视频监控客户端。设计采用的是中兴ZTEQ301C型智能手机。
4.信息传输通道
本系统采用无线局域网作为数据采集终端、服务器以及客户端的信息传输通道。利用无线路由器，构建局域网192.168.1.0/255，将监控服务器、手机监控客户端、监控摄像头加入到该局域网中，其中服务器IP地址为192.168.1.11，视频监控设备IP地址为192.168.1.164，其余地址供接入的手机客户端使用。
三、AES算法的改进
提出一种改进AES算法，其原理为：利用AES加密算法产生密钥的随机性，配合两组随机性较好的密钥流，及一套密钥流变化机制，整体通或与的方式对明文进行加密。其主要结构由：AES加密算法程序、移位寄存器＼计数器、四组随机性较好的密钥流、或与加密器组成。
这一种改进AES算法的密钥流产生器具有以下特点：
第一，综合利用CTR、OFB模式。由密钥的某些位决定是计数器还是移位寄存器。由于软件实现的灵活性非常高，综合利用CTR、OFB模式可以增加密钥流产生器的复杂性和安全性，但不会显著降低运算速度。
第二，使用随机数R对计数器/移位寄存器的数值进行白（噪声）化。通过此举改进计数器/移位寄存器数值的随机性。另外，还可以像3G中那样，可以通过使用加密的方法来产生该随机数R。
第三，实行计数/移位步长控制。根据密钥的某些位，控制计数器的加法步长或移位寄存器的移位步长，改变原来的固定步长模式，增加密钥流产生器的复杂性和安全性。这也不会显著降低密钥流产生器的产生速度。
第四，每次更新密钥。除了第一次直接使用密钥K来进行AES加密产生密钥流外，其余时间都使用密钥K和上一次密钥流的某种运算结果来更新AES的加密密钥，这可以取得近似“一次一密”的效果，进一步增强密钥流产生器的安全性。
本文用改进型AES算法对手机IMEI码进行加密，利用加密后的IMEI码与视频监控软件进行绑定，将视频监控系统使用管理由基于计算机实现转向基于手机平台实现，解决了基于计算机视频监控存在的系统建设成本高、需要专人值守、移动性差、灵活度低等问题，给用户提供了动中接受视频服务的全新体验。
参考文献
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