基于TMS320DM643加解密实验系统视频加解密功能改进研究(2)
1. 1 数字信号处理
1. 1. 1 嵌入式系统
所谓嵌入式系统(Embedded System)，实际上是“嵌入式计算机系统”的简称，
它是相对于通用计算机系统而言的，通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操
作系统和应用软件等几大部分组成。
嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，与通用处理器的最大不同点在于嵌
入式处理器大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常把通用计算机中许多
由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，并
具有高效率、高可靠性等特征。
不同于通用计算机系统的多样化和适用性，嵌入式系统是应用于特定环境下、
面对专业领域的应用系统，它有以下特点：
软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体；
需要操作系统支持，代码小，执行速度快；
专用紧凑，用途固定，成本敏感；
可靠性要求高；
多样性，应用广泛，种类繁多。
1. 1. 2 数字信号处理
数字信号处理（Digital Signal Processing）是指用数字的方法对信号进行变换，
目的是获取信号中包含的有用信息，并用更直观的方式进行表达，如离散傅里叶
变换(DFT)就是最常用的 DSP 算法。
自从 20 世纪 70 年代末第一片数字信号处理器芯片(Digital Signal Processor,
DSPs)问世以来，DSPs 就以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模集成，
特别是可编程性高和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理(Digital Signal
Processing，DSP)的发展带来了巨大机遇。实际上，DSP 处理器是嵌入式处理器
的一个分类，它对系统结构和指令进行了特殊设计，使其更适合执行 DSP 算法，编译效率高，指令执行速度也较快，在数字滤波、FFT、谱分析等方面正在被大
量引入嵌入式系统领域。
通常，一个典型的 DSP 系统应包括抗混叠滤波器、数据采集 A/D 转换器、
数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等，其组成框图如图 1-1 所示。
1. 2 信息安全及密码学
信息的形式包括文字、数据、声音和图像等，信息的内容是这些形式所反映
的外部世界特征和活动规律。通过利用信息，人类可以了解客观世界和他人内心
的状态及活动规律，从而提高生产和斗争能力。为确保信息的秘密性和真实性，
密码学应运而生。 密码学(Cryptology)一词源自希腊语“krypto’s”及“logos”两字，直译即
为“隐藏”及“消息”之意，其使用可以追溯到大约四千年前。密码学作为数学
的一个分支，是密码编码学(Cryptography)和密码分析学(Cryptoanalytics)的统称。
密码编码学的主要目的是伪装信息，就是以给定的有意义的数据进行可逆的数学
变换，将其变为表面上杂乱无章的数据，使得只有合法的接收者才能恢复有意义
的数据，而其余任何人都不能（或很难）恢复原来的数据。密码分析学的主要目
的则是研究加密消息的破译和消息的伪造。
数据加密标准(DES)是使用最之泛的加密体制，于1977年被美国国家标准局
【即现在的国家标准和技术协会(NIST)】采纳为联邦信息处理标准 46(FIPS PUB
46)。DES 算法本身指的是数据加密算法(DEA)。对于任意加密方案，总有两个
输入：明文和密钥。DES 采用了明文64位分组长度和 56位的密钥长度。首先，
64 位明文经过初始置换(IP)而被重新排列。然后进行 16 轮相同函数的作用，每