基于状态观测器的混沌同步保密通信

基于状态观测器方法和Routh-Hurwitz判据,设计一类混沌系统的同步和保密通信的简单有效的方案,并分析系统的稳定性。通过设计状态观测器,使2个混沌系统保持同步,从而实现加密信号的再现。仿真结果表明,该方法在混沌同步及保密通信中具有同步速度快、系统精度高等优良性能。     

一种改进的多级混沌加密系统

1 引言由于混沌信号具有高度的类随机特性和不可预测性,因此近年来混沌理论及其在保密通信、信息安全中的应用研究日益得到人们的广泛重视。我们知道通信中的同步是至关重要的。而关于混沌系统的同步,早在90年代初,L.M.Pecora和T.L.Carroll就在《物理学评论通信》(Physical Review Letters)上发表了题为“混沌系统中的同步”的研究报告,报道了他们在混沌同步方面所取得的具有里程碑意义的贡献。在这之后很多混沌保密通信方案几乎都是基于同步而获得的。文[2]采用同步混沌系统研究了一种新的混沌掩盖通信方案,它分为同步和信息传递两个阶段,同步阶段负责系统的同步,而传递阶段则只负责传递信息。文[3]研究了关于在驱动-响应混沌系统中通过只传递一个标量信号来实现自适应同步问题。文[4]提出了一种基于密码学的异构混沌系统,使用传统的同步方案实现了数字信号的保密通信。     

统一混沌系统的混沌观测器同步控制及其应用

根据连续时间混沌系统可由单变量及其导数重构相空间的原理,采用混沌观测器同步方法.研究了统一混沌系统的同步控制问题.基于连续系统的稳定性准则,提出了统一混沌系统的混沌观测器同步定理.将该同步方法应用于保密通信,设计了基于时分复用的混沌掩盖保密通信新方案,并对该方案的保密性能进行了分析.基于MATLAB的数值仿真结果证明了同步控制方法和保密通信方案的有效性.     

单向耦合混沌同步及其在保密通信中的应用

采用单向耦合同步法,利用Lyapunov稳定性定理、全局同步法及最大Lyapunov指数法分别对Lorenz系统、变形耦合发电机系统及超混沌Chen系统的自同步进行了研究.为适用于混沌保密通信,使用单路信号实现了驱动系统与响应系统的同步,并给出将超混沌Chen系统的自同步用于混沌掩盖保密通信的具体例子.数值模拟验证了所给方案的有效性.     

一类参数未知超混沌系统的广义函数投影滞后同步

混沌系统同步问题的研究是混沌保密通信技术研究的重要理论基础。针对函数投影同步中对时滞现象研究较少的问题,基于Lyapunov稳定性定理和自适应控制方法,设计了相应的自适应控制器和参数更新规则,实现了一类超混沌系统之间的广义函数投影滞后同步,以超混沌LS系统和超混沌Lü系统为例,验证理论的正确性和有效性,同时分析了外加噪声干扰和延时对同步控制效果的影响。数值仿真结果证实了所提方法的有效性、可行性和鲁棒性。     

一种基于广义混沌同步系统的图像加密方案

传统图像加密技术和低维混沌加密技术都有各自的局限性,而高维混沌映射比低维映射具有更复杂的动力学行为以及更好的随机性。在离散混沌广义同步定理的基础上构造了一种四维离散广义混沌同步系统,并设计了一种图像加密方案。 对加密图像进行了安全性测试,如分布直方图、相邻像素相关系数、密文信息熵、密钥敏感性、密钥空间和雪崩效应等。理论分析和数值实验表明,该加密方案的密钥空间达到10²⁸⁸,具有较强的抗攻击性能;对混沌系统参数及初始条件极其敏感,符合保密通信的要求。     

线性反馈控制在保密通信中的应用

为解决保密通信中信息解密的混沌同步问题,提出一种混沌同步的线性反馈控制方法。证明混沌保密通信中混沌系统的最终有界 性,将该混沌系统的界应用到混沌同步中,用线性反馈控制实现2个混沌系统的完全同步。计算机模拟实验结果验证了该方法的有效性。     

一种混沌语音保密通信系统

随着现代计算机技术和网络技术的发展,IP电话已越来越广泛应用于人们的日常生活中,由此带来的语音信息的保密传输的要求也越来越迫切,传统的加密算法已经倍感压力.混沌是指在确定的非线性系统中出现的一种非常复杂的随机现象.近年来混沌同步及其在保密通信中的应用受到了广泛的关注,已成为混沌应用领域中的热点.针对无刷式直流电机(BLDCM)这一混沌模型,用状态观测器方法实现了发送端和接收端的混沌同步,同时构建了两种基于该混沌模型的混沌同步保密通信系统,在这两种系统中成功实现了语音信号的安全通信,通过语音信号传输过程的动态模拟实验验证了这两种语音保密通信系统的有效性.     

异维异构混沌系统同步及其在保密通信中的应用

构建一个新的四维超混沌系统,并对系统的基本非线性动力学特性进行了较系统的分析。利用主动控制同步法设计合适的非线性反馈控制器,同时将此同步系统成功地运用到混沌遮掩保密通信中,实现了四维超混沌系统与三维Lorenz系统之间的异维异构同步。数值仿真结果进一步表明了此方法的可行性和实用性。     

T混沌系统的自适应同步及其保密通信

针对一类新的T混沌系统,运用非线性系统理论和Routh-Hurwitz定理对系统平衡点的稳定性作了研究,并讨论了在参数已知和未知两种情形下的混沌同步问题。利用Lyapunov稳定性理论,结合主动控制思想,设计了两个非线性反馈控制器,在理论上证明了同步方法的有效性,得到了相关定理。对混沌系统的多个状态量和信息信号进行叠加,将同步方法应用到保密通信中,设计了一种混沌掩盖保密通信系统。仿真结果表明,所提控制器能够实现混沌系统同步,并在混沌掩盖保密通信中将信息信号有效地在接收端恢复出来。     

Designing Chaotic Mathematical Circuits for Solving Practical Problems

We introduce the paradigm of chaotic mathematical circuitry which shows some similarity to the paradigm of electronic circuitry, especially in the frame of chaotic attractors for solving practical problems(generating hyperchaos; developing chaos based pseudo random number generator(CPRNG) and chaotic multistream PRNG; secure communication via synchronization). They can also be used in cryptography, generic algorithms in optimization, control, etc.     

混沌协议同步技术研究

混沌数字保密通信实现的关键是混沌严格同步技术。该文以网络混沌语音保密通信系统为平台,从网络通信协议的思路出发,在混沌脉冲同步理论及应用的启发下,提出并研究了混沌协议同步技术,解决了混沌数字保密通信的关键技术难题,对混沌协议同步技术进行了改进,形成了初步的协议同步机制。此技术可方便地嵌入到现有的通信系统中,提高其保密性,实用性很强。     

Nonlinear Sprott94 Case A chaotic equation: Synchronization and masking communication applications

The nonlinear autonomous Sprott94 Case A chaotic equations are algebraically simple but can generate a complex chaotic attractor. In this paper, the Sprott94 Case A system is found suitable for chaotic synchronization circuits and chaotic masking communication circuits using Matlab–Simulink® and Orcad–PSpice® programs. Simulation results are used to visualize and illustrate the effectiveness of Sprott94 Case A chaotic system in synchronization and secure communication. The applicability of chaos to secure communication is verified by all simulation results performed on Sprott94 Case A chaotic system.     

基于高维超混沌系统和矩阵张量积的图像分组加密新算法

目前混沌加密算法主要存在三方面的不足:1)采用低维混沌序列造成混沌退化;2)采用的混沌系统结构过于简单;3)算法只依赖于混沌系统的结构和密钥。针对这些不足,提出一种新的图像分组加密算法。为了克服混沌退化,算法借助矩阵张量积将高维超混沌系统所产生混沌序列和一维混沌序列充分耦合,产生像素扩散矩阵。在此过程中,用明文信息控制扩散矩阵生成,使算法与明文相关,提高了算法的安全强度。     

统一混沌系统同步控制及在保密通信中的应用

基于线性反馈同步的理论, 实现了统一混沌系统的线性反馈同步的控制, 并将该混沌同步方式应用于混沌参数调制的保密通信系统中。在系统的发送端利用发送的信息信号调制混沌系统的参数, 将信息信号隐藏在混沌信号中, 在系统的接收端利用混沌同步信号提取出相应的混沌系统参数, 进而恢复出所传输的信息信号。仿真结果表明其同步时间短, 在保密通信系统的接收端恢复出信息信号非常逼近发送的信息信号, 具有较强的保密性和实用性。     

A new state estimation method for chaotic signals: Map-particle filter method

Over the past few decades, research has been conducted regarding the applicability of chaotic behavior in consumer and industrial applications, including secure communication. In this paper, we develop a new particle filter termed as MAP-particle filter and apply it to a secure communication. The proposed particle filter estimates not only the chaotic state but also the secure message, thereby improving the secure communication performance. A computer simulation is conducted to demonstrate the effectiveness of our proposed method.     

基于自适应观测器的混沌保密通信系统

基于混沌同步技术和自适应观测器,设计一种保密通信系统。使用Lorenz混沌系统对原信号进行加密,利用自适应观测器对加密信号进行解密,以实现保密通信。仿真实验表明,该系统的算法简单、响应速度快,能实现响应系统与驱动系统的同步,提高混沌保密通信的质量和安全性。     

Digital secure communication via chaotic systems

This paper presents a novel secure communication system for digital signal transmissions. It contains four important parts: modulation, chaotic transmitter, chaotic receiver, and demodulation. The modulation mechanism is to modulate each of delivered bit information to be a carrier signal in the continuous form. Then this carrier signal is taken as a parameter of the chaotic system, called the unified chaotic system. Such a system possesses three different types of chaos characterizations depending on its system's parameter, and this guarantees the communication security more. In the public channel, only three chaotic state variables are delivered and this means that the important carrier information is efficiently screened. According to chaotic states received in the receiver terminal, the continuous carrier signal is decrypted using certain adaptation mechanisms. Finally, the proposed demodulation method can successfully recover the original bit information which is embedded in the communication systems. Some simulation results are provided to verify the efficiency of the proposed secure communication system.     

基于改进的超混沌系统修正射影同步算法研究

研究超混沌修正射影同步算法问题。由于修正射影同步不可预测的伸缩矩阵因子能够有效地提高保密通信的安全性,所以它在保密通信中有着非常诱人的应用前景,但是传统的同步射影算法由于较高的计算复杂度,难以得到广泛应用。针对上述问题,提出了一种新的基于超混沌系统修正射影同步算法。该方法首先给出了一个比已知的射影同步更一般形式的新同步,之后采用激活控制方法使两个一致的超混沌系统整体同步。最后算法在基于软件Maple和稳定性理论基础上,通过数值仿真同步的结果表明,提出的算法能够自主选择调节缩放矩阵中的比例因子,可以较好地满足状态控制器设计的射影同步,降低了算法的复杂性。     

七维四次超混沌系统及其在信号加密中的应用

提出了一个七维四次超混沌系统,通过Lyapunov指数计算验证了系统的混沌特性,并给出了系统的硬件实现电路.系统的Matlab仿真波形与所设计电路的Multisim仿真波形完全一致,证明了系统的可实现性.并且利用该混沌信号源实现信号加密,把混沌信号的迭代的次数以及对各个混沌信号采用不同的放大或缩小倍数设置为密钥,提高了信息传递的可靠性和安全性.