杨宏[1]2002年在《混沌动力学特性及其在保密通信中应用的研究》文中研究指明混沌由于其内禀随机性而适于在保密通信中应用。本文对混沌动力学与混沌保密通信进行综述后,采用Matlab仿真技术,系统地分析了典型混沌系统的动力学特性,为设计保密性能更好的混沌保密通信系统奠定了技术基础;首先,通过对Logistic映射全面的特性分析,从理论上证明了Logistic映射用于保密通信的有效性,在此基础上设计了基于Logistic映射的混沌参数调制方案,分析和模拟表明,这种混沌通信系统具有实现方便、性能可靠的特点;然后,重点研究了混沌动力学、现代密码学和通信技术之间的融合,提出了基于计算机网络通信协议的混沌加密方法,通过计算机仿真实验实现数字语音、图像、文本的保密通信,取得了满意的结果;最后,设计了基于混沌编码和混沌同步技术的实时混沌保密通信系统,对蔡氏电路和超混沌实时保密通信系统的仿真结果表明,该系统克服了混沌掩盖保密性差的不足,有效提高了通信的安全性。由于实时混沌保密通信系统综合了非线性理论、密码学以及通信技术的新成果,将在信息安全中具有广阔的应用前景。
闫少辉[2]2007年在《混沌电路分析及其在保密通信中的应用研究》文中认为混沌是在确定系统中发生的貌似随机的无规则或不规则的运动。混沌信号以其拥有的诸多天然优良特性而备受关注(比如对初始条件的敏感性、貌似随机的行为和连续宽带功率谱等),并在很多领域得到了广泛的应用。通过对混沌系统的分析研究,可以很好地把握混沌的特性,为应用混沌打下坚实的理论基础。随着对混沌现象研究的不断深入,混沌在保密通信中的应用已成为这一领域的前沿课题。本文对混沌电路及其在保密通信中的应用进行了深入的研究,主要内容如下:1、首先系统的研究了混沌理论的产生与发展,以及混沌研究的意义和发展前景。介绍混沌的一些基本知识,如混沌的定义、混沌的性质及几种混沌电路之间的关系等。2、研究总结了一种典型蔡氏混沌电路的分析方法和设计方法,并对蔡氏电路的动力学行为进行仿真研究。3、重点研究一个基于最少晶体管的非自治混沌电路,并对其混沌特性进行分析和仿真,证明利用简单的电路可以研究复杂的混沌现象。4、对蔡氏混沌电路同步理论进行分析,研究了一种完整的蔡氏电路保密通信系统并进行仿真,结果几乎无任何失真,实现了第一代的混沌遮掩保密通信。并介绍一种实现扩频通信的混沌调制技术,且对同步的稳定存在进行了分析和论证,具有一定的实用价值。
武相军[3]2011年在《复杂混沌动力学网络系统的同步及其应用研究》文中研究指明复杂性与复杂系统是21世纪的重点研究课题。复杂网络是描述和理解复杂系统的重要工具和方法,它将复杂系统高度概括为由相互作用的多个个体(节点)组成的网络系统。复杂动力学网络系统的同步是复杂网络理论中的一个重要研究课题,它以非线性动力学的研究,尤其是混沌及混沌同步控制的研究,为有效的理论基础和工具,并在保密通信、网络拥塞控制、调和振子生成、多智能体一致等领域有巨大的应用潜力。本文在研究(分数阶)超混沌系统同步及其保密通信应用的基础上,依次对分数阶混沌动力学网络、时滞混沌动力学网络、时变混沌动力学网络展开研究,设计有效的控制器,以保证实现动力学网络系统的同步。本文的主要研究工作概括如下:(1)研究了不确定超混沌系统的广义函数投影时滞同步及其在保密通信中的应用。考虑驱动系统与响应系统的参数完全未知和部分未知的情况,基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,本文分别提出了两种通用的自适应广义函数投影时滞同步方法,并给出了严格的理论证明;数值仿真结果验证了同步方法的有效性和鲁棒性,进一步讨论了比例因子和时滞对同步效果的影响。在上述研究基础上,基于超混沌系统的广义函数投影同步,并结合使用参数调制和混沌掩盖技术,设计了两种不同的超混沌保密通信方案,理论证明和数值仿真验证了超混沌保密通信方案的有效性和可行性。(2)研究了分数阶超混沌系统的动力学特性与同步问题。首先,基于分数阶微积分理论和计算机模拟,分析了两个新的分数阶四维系统的动力学特性,并给出了系统产生超混沌的最低阶次。然后,基于分数阶系统稳定性理论,利用状态观测器方法、主动控制方法和系统耦合方法,提出了叁种通用的分数阶混沌同步方法,并设计了一种基于分数阶超混沌广义投影同步和混沌掩盖的保密通信方案;与整数阶混沌保密通信相比,该保密通信方法具有更大的密钥空间和更高的安全性能。最后,基于分数阶系统稳定性理论,提出并理论证明了一种通用的实现具有未知参数的分数阶混沌系统同步和参数辨识方法,数值仿真结果证实了该同步方法的有效性。(3)研究了分数阶复杂混沌动力学网络系统的同步问题。首先,利用非线性控制方法和双向耦合方法,分别研究了具有相同和不同拓扑结构的两个分数阶混沌动力学网络系统的外同步,并给出了实现外同步的充分条件。研究表明,分数阶次和反馈增益越大,网络外同步速度越快;具有相同拓扑结构和相同节点动力学系统的两个网络更容易达到外同步。其次,通过设计非线性控制器,实现了具有不同节点的分数阶混沌动力学网络系统的广义内同步,并得到了实现同步的充分条件。数值仿真结果表明,网络同步速度敏感依赖于分数阶次和反馈增益;对于相同的反馈增益,整数阶动力学网络系统的同步效果要远好于对应的分数阶动力学网络系统;当噪声和参数干扰存在时,利用所设计的控制器仍然可有效实现网络的广义同步。(4)研究了时滞耦合的复杂混沌动力学网络系统的同步问题。首先,给出了一类无时滞耦合与时滞耦合并存的复杂动力学网络模型,节点内部可以是非线性耦合或线性耦合,网络可以是无向或有向的;接着,仅利用网络外部耦合配置矩阵的部分信息来设计控制器,实现了该类混沌动力学网络系统的指数同步,理论分析和数值仿真实例均证明了同步方法的有效性。其次,基于LaSalle不变集原理和自适应控制方法,研究了完全不同的两个时滞耦合复杂动力学网络系统的广义投影同步问题,设计了自适应控制器并给出了理论证明;数值仿真进一步表明了所给出的理论结果的正确性。(5)研究了时变复杂混沌动力学网络系统的同步问题。首先,提出了一类自适应耦合的复杂动力学网络模型,网络由社团构成且具有时变的耦合强度,属于同一社团的节点彼此相同,否则,不相同。为使得自适应耦合的混沌动力学网络达到聚类同步,设计了局部控制器和耦合强度自适应律,并给出了相应的理论证明。分别以BA无标度网络和WS小世界网络为例,数值分析了网络拓扑结构、内部耦合矩阵、边重连概率、控制增益对网络同步的影响,并考虑了噪声干扰问题。研究表明,网络的聚类同步性能与上述要素密切相关,BA无标度网络比WS小世界网络更容易获得聚类同步,且提出的聚类同步方法具有一定的抗噪能力。其次,给出了一类时滞耦合的时变动力学网络模型,该网络模型具有时变的外部耦合矩阵,且包含时滞耦合项和不同的节点。并根据Barbalat引理和自适应控制方法,设计了自适应控制器和参数更新规则,使得具有未知参数的时滞耦合时变动力学网络系统达到外同步,同时辨识出系统参数。理论分析和数值仿真均证明了所提同步方法的正确性。(6)基于牵制控制策略,研究了无时滞耦合与时滞耦合并存的复杂动力学网络系统的混合同步问题。基于LaSalle不变集原理和线性矩阵不等式,通过对网络中部分节点分别施加线性反馈控制器和自适应控制器,得到了实现网络混合同步的充分条件。数值仿真结果表明,仅使用单个控制器,即仅控制网络中的单个节点,即可实现动力学网络的混合同步;时滞越小,混合同步的性能越好;并且,在牵制控制策略下,使用自适应控制方法比使用线性反馈控制方法更易实现混合同步且实现成本更低。
王有维[4]2007年在《混沌保密通信理论及方法研究》文中提出本文首先研究了混沌保密通信中存在的问题,提出利用时空混沌进行图象加密的基本算法;对混沌保密通信中的同步技术进行了研究,提出了利用连续混沌系统对数字信号加密的方法;在利用混沌系统实现图像和声言加密中,提出了多混沌系统的加密方法,给出了加入反馈混沌语音加密系统的设计和实现方法。在对CPPW和CPWM进行分析的基础上,提出列混沌序列的迭代算法和发生器的设计方法。提出了利用相空间轨迹实现混沌保密通信的方法,对混沌系统中实现混沌键控的保密通信的研究,提出了利用混沌系统相轨迹穿越自定义子空间方法产生混沌序列的思想。
乔宗敏[5]2007年在《混沌神经网络的同步控制及其应用》文中进行了进一步梳理混沌是当今前沿的研究课题，它揭示了自然界及人类社会中普遍存在的复杂性，反映了世界上无序和有序之间、确定性与随机性之间的辩证统一关系。混沌现象被称为与相对论、量子力学并列的20世纪叁大物理学重要发现。二十世纪八十年代以来，混沌理论及其应用已成为非线性科学中的一个极其重要的分支。混沌的同步和控制是这一研究领域的一个热点问题，这一研究方向的深入开展为系统科学中的非线性现象提供了全新的认识。混沌系统所具有的复杂性、遍历性、不相关性、类噪声等特性，使得混沌控制和同步理论的研究极富挑战。本文围绕混沌同步和控制技术以及它们在现代信息安全保密方面的结合与应用这一课题，进行了较为广泛深入的研究。主要包括如下几个方面：1．本文首先研究了Lorenz混沌系统的混沌控制方法。混沌控制是混沌领域的一个重要的研究课题，在不希望出现混沌的情形来消除动力系统中的混沌，可以通过混沌控制来实现。目前比较流行的混沌控制方法多来自于控制论，人们提出了很多有效地混沌控制策略。从应用角度来说，控制方案的设计要力求简单化，尽可能少地使用主系统状态变量构造简单的单个控制器来实现混沌系统的控制。本文结合反馈控制方法，提出了一种基于系统状态变量的错位线性控制器设计策略，用李雅普诺夫稳定性方法证明了该控制策略的稳定性，并设计了数值仿真算法验证了控制器的有效性。通过状态变量的相互作用实现稳定控制混沌的目的，控制器设计十分简单，易于实现。2．在90年代初OGY方法首次实现混沌控制以来，混沌同步的研究逐步成为混沌研究的一个热点问题。非线性同步方法在混沌保密通信的应用方面有重要的理论意义，由于系统控制变量的非线性的特点，使得针对混沌混沌载波信号的攻击和破译更加困难，从理论上说，非线性全局同步方法可以提高混沌通信的保密性能，因此开展非线性同步方法的研究有重要的理论意义。本文研究了Lü提出的一个新的混沌系统的混沌同步问题，利用非线性反馈控制方法给出了叁种混沌同步控制器设计方案，并用李雅普诺夫方法证明了在混沌控制器作用下，误差系统的稳定性。数值仿真结果表明，所设计的混沌控制器有效性和鲁棒性。接下来我们研究Lorenz超混沌系统的混沌同步问题，利用非线性反馈控制方法，给出了几个实现超混沌同步的控制器设计方案，结合李雅普诺夫稳定性理论证明了在混沌同步控制器作用下，驱动和相应混沌系统可以实现全局同步。数值仿真结果表明，所设计的混沌控制器能有效的实现混沌同步，并且具有很强的鲁棒性。3．混沌是指在确定性系统中出现的一种貌似无规则的类似随机的现象。由于这个性质，使它可以被应用于科学的各个领域。近来人们发现混沌理论可以用来理解人脑中某些不规则的活动，因此对于混沌神经网络的研究也就成为摆在人们面前的又一新课题。混沌神经网络的这种复杂的动力学特性使它在信息处理和优化计算等方面有着广泛的应用前景。本文对混沌神经网络进行了深入的研究，介绍了混沌神经网络同步方法的发展及研究现状，基于线性矩阵不等式技术和李雅普诺夫稳定性理论，分别研究了全局同步、非线性全局同步和全局指数同步的同步控制器实现方法，提出了一种实现混沌神经网络同步的算法，通过该算法可以快速得到增益矩阵的形式，实现混沌系统的同步控制，数值仿真验证了算法的有效性。4．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又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。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。
郝丽丽[6]2005年在《超混沌五阶自治电路的分析及保密通信应用研究》文中认为混沌是当今学术界普遍关注的前沿课题与学术热点,它揭示了自然界及人类社会中普遍存在的因非线性而带来的复杂性现象、有序与无序的统一、确定性与随机性的统一,大大地拓展了人们的视野,加深了人类对客观世界的认识。它在自然科学及社会科学等领域中,覆盖面之大、跨学科之广、综合性之强,发展前景及影响之深远都是非常明显的。 混沌电路与系统理论经过30多年的发展,已在航空航天、通讯、自控系统等领域获得了广泛的重视和应用。由于混沌系统的内随机性,连续宽谱和对初值的极端敏感等特点,使其特别适用于保密通讯,近年来利用混沌和超混沌同步进行保密通信引起越来越多学者的兴趣,并在这方面做了很多有益的工作。 但是过去对于非线性电路与系统中混沌现象的研究大多局限于叁阶以下的低阶系统,其中以蔡式电路为代表。由于超混沌系统由于具有更复杂的动力学行为,一般低维的破译方法如相空间重构、回归映像和非线性预测等很难破译超混沌加密的信号。因此对于具有两个或两个以上正Lyapunov指数的超混沌电路的研究具有更重要的意义。 本文在详细介绍混沌和混沌电路的分析方法以及混沌同步与保密通信研究方法的基础上,在蔡式电路的L臂上增加一个RLC并联回路构造了一个五阶自治超混沌电路,对其进行数学建模和系统的理论分析,并结合数值仿真详细研究了其混沌动力学性态。通过对其相空间吸引子、庞加莱映射、Lyapunov指数谱和频谱分布特征分析可以看到,电路具有超混沌态、混沌态和周期态的振荡形式。并且只要改变RLC并联回路中R或L的值就可以得到各种混沌现象,参数变化范围也远比蔡式电路宽,易于混沌的控制和电子电路的实现,因而该电路较其他蔡式电路的改进电路具有更大的优越性。 Wu和Chua通过研究Chua's电路从理论上证明只要两个混沌系统之间的耦合足够强就可以实现混沌同步。本文基于稳定性理论研究了上述五维超混沌系统,采用单向耦合法实现了对该超混沌五阶自治系统的同步,并对其在保密通讯中的潜在应用给予了数值模拟上的讨论。该同步方法可以使两个超混沌系统在参数匹配时可以达到完全的同步,而且只需调节一个变量即可达到全局快速的同步,因此该方法可望在混沌保密通讯中大显身手。 同时本文在追踪控制法的基础上对该超混沌系统采用误差变量的线性组合实现反
李静[7]2009年在《混沌动力学特性及其在信息安全中的应用》文中认为为了得到更加复杂、保密性更好的混沌系统,本文构造了一个新的超混沌系统。研究了在给定参数时系统的复杂动力学行为,并设计实现了该混沌系统的振荡电路。从理论分析和数值仿真结果得出该系统具有一切超混沌系统的共有特征,并且该系统具有较大的Lyapunov指数,序列具有较大的带宽等优点。本文将该四维超混沌系统应用于信息安全技术中。提出了一种混沌流密码序列的生成方法,对产生的混沌序列进行了随机性验证、敏感性分析、安全性分析,证明了该方法能产生性能良好的随机序列。最后提出了一种基于四维混沌系统的图像加密算法,利用改进的混沌序列直接改变图像的像素位置和灰度值,通过仿真实验证明了该算法简单,并具有速度快,安全性高等优点。
刘年生[8]2003年在《神经网络混沌加密算法及其在下一代互联网安全通信中的应用研究》文中指出网络安全问题是下一代互联网研究的关键问题之一，而加密算法又是网络安全问题的核心。为了满足下一代互联网多媒体实时性安全通信的要求，既需要选用复杂性高的加密算法，以增强信息的安全性，又希望所选用的加密算法能以并行方式实现快速运算，以缩短加密和解密的时间来保证实时通信。其中，既能实现快速并行运算又有混沌动力学复杂行为的人工神经网络一直被认为是用来设计下一代互联网通信所需的加密算法的最佳选择之一。因此，本博士论文工作的主要内容是： 先综合分析下一代互联网的主要特点，说明下一代互联网的安全问题关键在于加密算法；并通过介绍现有几种加密算法，指出加密算法的安全性取决于加密算法的复杂性。然后，通过分析混沌神经网络的复杂动力学行为和并行处理特点，说明混沌神经网络在下一代互联网安全通信中应用的可行性。 在这基础上，我们提出了四种新的基于混沌特性安全算法，它们分别为：(1)基于神经网络的混沌序列分组对称加密算法；主要利用神经网络的混沌特性，将其所产生混沌二进制序列进行群加密。(2)基于神经网络混沌同步的加密算法；采用遮盖的方法进行混沌同步调制来实现信息的保密。(3)基于神经网络混沌吸引子的公钥加密算法；根据原神经网络混沌吸引子的对称几率加密算法和Diffie-Hellman公钥体制原理，给出一种数学上证明是安全的公钥加密算法。(4)基于混沌序列的图像信息隐藏技术；将需要隐藏传送的图像以混沌噪声的形式加入到载体图像的时空变换谱中，接收者根据混沌序列的相关特性利用相应的混沌噪声来提取所隐藏的图像，该技术具有良好的信息安全性、不可觉察性和较高的隐藏容量。 最后，根据所提出的加密算法来设计IPSec协议的实现方案，并在Linux操作系统的平台下具体实现下一代互联网IPv6的IPSec协议及其加密方案。
陈仕必[9]2011年在《多涡卷混沌吸引子的生成及其在保密通信中应用研究》文中指出混沌保密通信是混沌在工程应用中非常重要的一个方面。多涡卷混沌吸引子与传统的双涡卷混沌吸引子相比,具有更复杂的动力学特性及更多的密钥参数,使其在混沌保密通信中有着更为优越的保密性能,有着更广阔的应用前景。因此构造性能优越的多涡卷混沌系统有着非常重要的实际意义。本文在多涡卷混沌电路的设计及其在保密通信方面上做了如下工作:(1)生成单方向多涡卷混沌吸引子。传统上用多项式构造双涡卷混沌吸引子,在此基础上,利用蔡氏系统,由理论计算选取参数,通过多项式平移,使得系统在x方向上成功构造出多个指标2的鞍焦平衡点,进一步使得多项式产生混沌吸引子的涡卷区和键波区交替出现,能生成单方向多涡卷混沌吸引子。数值仿真证实了理论分析的正确性。(2)生成平面网格N×M多涡卷混沌吸引子。研究表明,在构造的系统中引入阶跃函数时,通过多项式与阶跃函数的组合,可使系统指标2的鞍焦平衡点在平面上形成阵列结构,进而使得多涡卷混沌吸引子结构向平面上延伸,构造出平面网格多涡卷混沌吸引子。通过计算系统李亚普诺夫指数、平衡点特征根以及绘制分岔图,对系统进行了动力学分析。然后基于这个新的网格多涡卷混沌模型,利用基本运算电路和相关元件进行了电路设计,并建立了电路参数与系统参数的对应关系。Pspice仿真结果实现了与数值模拟的完全统一。(3)基于线性反馈同步理论,设计了混沌保密方案。利用线性反馈同步理论,将用多项式与阶跃函数构造的网格多涡卷混沌系统用于保密通信,设计了相应的驱动响应同步系统,理论分析计算线性反馈k的取值范围。Matlab数值仿真进一步验证了分析的正确性。在此基础上,利用混沌信号自相关与互相关特性,设计了二进制数字保密通信方案。分析了二进制数字信号的实际传送过程。数值仿真验证了该方案可行性与优越性。本文提出的用多项式和阶跃函数构造网格多涡卷混沌系统及电路,以及对该系统在二进制数字保密通信领域的探索,在相关领域具有一定的研究价值。
刘亚奇[10]2011年在《一类混沌保密通信系统的同步控制方法研究》文中指出混沌是一种特殊复杂的非线性系统,普遍存在于自然界中。它已在生物学、物理学、化学、工程学和信息学等领域得到了广泛的应用。由于混沌系统具有内在的随机性和对初值的极端敏感性等特点,使其被广泛的应用于保密通信、信号处理、图像处理等方面。混沌同步作为保密通信的关键技术,自20世纪90年代以来得到了迅猛的发展,并取得了很多可喜的成果。本文基于状态反馈的思想,设计混沌系统的同步控制器,并在进行保密通信仿真研究的基础上,提出了应用到卫星通信的可实行性。论文的主要研究内容如下：首先,针对统一混沌系统,根据反馈控制思想和Lyapunov稳定性定理,构造状态反馈控制器使得两个异结构的混沌系统实现同步,并且在考虑系统信号传输时延的情况下实现了相同结构混沌系统的滞后同步,所设计的控制器结构简单,控制效果良好。接下来,基于混沌掩盖技术,采用同步的异结构混沌系统构造保密通信系统。数值仿真表明,在接收端有用信号均能有效地恢复出来。其次,针对含有不同状态时延的混沌系统的同步问题进行了研究。当驱动系统和响应系统存在状态时延的情况下设计了状态反馈控制器,实现了时延混沌系统的同步。在考虑系统不确定和干扰的影响下,基于LMI的方法给出了稳定性判定定理,得到了鲁棒控制器的具体控制参数,并将该同步方法应用到混沌保密通信系统中。进一步,针对含有信号传输时延的混沌系统,在考虑不确定和系统扰动存在的情况下,基于LMI的方法设计了同步控制器,给出了稳定性判定定理,得到了鲁棒控制器的具体形式,实现了混沌系统的同步。基于同步平台构建了保密通信系统,采用混沌掩盖的方法实现了信息的保密传输。最后,对本文所做的工作进行了总结,并指出有待进一步研究的方向。
参考文献：
[1]. 混沌动力学特性及其在保密通信中应用的研究[D]. 杨宏. 中南大学. 2002
[2]. 混沌电路分析及其在保密通信中的应用研究[D]. 闫少辉. 西北师范大学. 2007
[3]. 复杂混沌动力学网络系统的同步及其应用研究[D]. 武相军. 上海交通大学. 2011
[4]. 混沌保密通信理论及方法研究[D]. 王有维. 吉林大学. 2007
[5]. 混沌神经网络的同步控制及其应用[D]. 乔宗敏. 安徽大学. 2007
[6]. 超混沌五阶自治电路的分析及保密通信应用研究[D]. 郝丽丽. 山东大学. 2005
[7]. 混沌动力学特性及其在信息安全中的应用[D]. 李静. 华北电力大学（北京）. 2009
[8]. 神经网络混沌加密算法及其在下一代互联网安全通信中的应用研究[D]. 刘年生. 厦门大学. 2003
[9]. 多涡卷混沌吸引子的生成及其在保密通信中应用研究[D]. 陈仕必. 湘潭大学. 2011
[10]. 一类混沌保密通信系统的同步控制方法研究[D]. 刘亚奇. 东北大学. 2011
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