基本信息
- 项目名称：
- 超混沌同步在保密通信中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在混沌保密系统的保密性能的基础上，进行某些特定的运算方式对原数据进行掩盖，产生复杂的动态行为，而接收端再进行相应运算恢复原始数据，当变量趋向于某一值时接收数据就越趋向于原数据.这样使得数据在传输过程中实现混沌状态而达到保密的目的。
- 详细介绍：
- 利用混沌是目前混沌研究发展的一个重要方向，而混沌在通信领域的应用是其中的一个热点问题。早期的同步混沌通信系统停留在低维混沌上，由于低维混沌动力学易于重构，混沌通信在抗破译能力上受到批评，同时通信效率的提高也受到很大限制。混沌同步是混沌通信的基础，混沌通信要考虑的问题涉及到许多方面，如传输信道、抗干扰、电路匹配问题、加密方法等等。混沌同步能够实现，只是使混沌通信成为可能，虽然有些混沌同步方法不一定会很快能有实用价值，但每一种新方法的提出都会给人们以新的启示，从而开辟一条新的研究道路。因此建立在复杂混沌系统同步基础之上的保密通信新方案，可以提高保密通信的安全度和保真度。为了改进和提高保密通信的可靠性和稳定性，我们提出将超混沌系统的同步和混沌神经网络的同步用于保密通信，结合混沌遮掩通信，给出了基于混沌同步的保密通信新策略，数值仿真结果表明了算法的有效性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在混沌保密系统的保密性能的基础上，进行某些特定的运算方式对原数据进行掩盖，产生复杂的动态行为，而接收端再进行相应运算恢复原始数据，当变量趋向于某一值时接收数据就越趋向于原数据.这样使得数据在传输过程中实现混沌状态而达到保密的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 混沌系统对数据敏感依赖于初值，即使对于同一系统不同硬件设备都会造成接收者的绝对误差，而超混沌系统中，在驱动系统中加以合适控制项u，是变量趋向某一值时，误差系统逐渐趋于0。
应用价值和现实意义
- 超混沌同步弥补了混沌系统在保密工作上的抗破译能力的不足，而且也提高通讯效率，虽实际操作繁重，且接收始端会有较大误差，但在接收较长段数据将达到很高的平行度，且在研究工业上促进保密通讯发展。
学术论文摘要
- 利用混沌是目前混沌研究发展的一个重要方向，而混沌在通信领域的应用是其中的一个热点问题。早期的同步混沌通信系统停留在低维混沌上，由于低维混沌动力学易于重构，混沌通信在抗破译能力上受到批评，同时通信效率的提高也受到很大限制。混沌同步是混沌通信的基础，混沌通信要考虑的问题涉及到许多方面，如传输信道、抗干扰、电路匹配问题、加密方法等等。混沌同步能够实现，只是使混沌通信成为可能，虽然有些混沌同步方法不一定会很快能有实用价值，但每一种新方法的提出都会给人们以新的启示，从而开辟一条新的研究道路。因此建立在复杂混沌系统同步基础之上的保密通信新方案，可以提高保密通信的安全度和保真度。为了改进和提高保密通信的可靠性和稳定性，我们提出将超混沌系统的同步和混沌神经网络的同步用于保密通信，结合混沌遮掩通信，给出了基于混沌同步的保密通信新策略，数值仿真结果表明了算法的有效性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]方锦清.非线性系统中混沌的控制与同步及其应用前景[J]. 物理学进展,1996,16:1-74. [2]吴祥兴,陈忠.混沌学导论[M].上海:上海科学技术文献出版社,1996, 85-98. [3]刘秉正.非线性动力学与混沌基础[M].长春:东北师范大学出版社,1994,43-87. [4]Cuomo KM, Oppenheim A V. Circuit Implementation of Synchronized Chaos with Applications to Communication [J]. Phy. Rev. Lett. , 1993, 71: 65-68. [5]Changsong Zhou. Extracting Messages Masked by Chaotic Signals of Time-Delay Systems [J]. Phys. Rev. E , 1999 , 60:320-323. [6]Pecora L.M., Carroll T. L.On the control and synchronization of chaos [J].Phys. Rev. Lett. 1990, 64:821-827. [7]Pecora L M, Carroll T. C. synchronization in chaotic system [J]. Phys. Rev. Lett. 1990, 64: 821- 824.
同类课题研究水平概述
- 随着互联网与多媒体技术的飞速发展，网络通信已逐渐成为人们交流信息的重要方式，网络的安全与信息的保密成为人们关注的焦点。由于图像形象生动，通过图像数据的交换已成为人们表达、传播信息的一个重要手段。随着宽带网的发展，图像数据所有者可以方便地在网上发布和拍卖他所拥有的图像数据。这种方式方便快捷，不受时间地域限制，还能为数据所有者节约大量的时间和费用，但同时也为未授权的第三方获取这些数据提供了渠道。数据所有者要保护自身的利益，就必须采用可靠的加密技术。利用传统加密技术加密多媒体信息除运算速度较慢外，还因为它只能将图像信息和声音信息视为普通数据流而无法考虑其特殊性，局限性较大。混沌现象作为非线性动态系统中出现的伪随机过程，混沌流密钥的周期可任意大，能够高速生成，具有不可预测、难破译等特点，用混沌同步加密多媒体信息具有运算速度快、保真度高、密钥量大、安全性好以及足够的带宽和较强的实时功能，是加密图像信息和声音信息等大数据量信息的一种新技术，这是它与传统加密技术的区别所在。尽管混沌序列对初始值极其敏感，具有长期的不可预测性，但混沌序列具有的良好统计特性及可用于产生伪随机序列，也为混沌加密的破译提供了方向。有研究表明：低维混沌序列的保密性不够，如有人通过多步非线性预测的方法破译了混沌掩盖与混沌调制的加密方案，利用神经网络破译了低维混沌切换密钥加密系统。因此，要达到密码学上所要求的密码强度，作为密钥流的混沌发生器必须通过周密设计以抵抗外来的攻击。这方面人们试图采用具有多个正的Lyapunov指数的高维混沌或超混沌同步控制系统作为密钥流发生器以加强其抗破译强度，并取得了一定进展。混沌同步作为混沌通信的理论基础，这方面的研究进展很快。但混沌同步并不等于混沌通信，实现混沌同步只是使混沌通信成为可能，混沌通信还涉及诸如传输信道、抗干扰、电路匹配、加密方法等方面的问题。要建立一个真正实用的混沌保密通信系统还需要许多人共同努力。
