基于广义混沌映射切换的混沌同步保密通信

提出了一种基于广义混沌映射切换的混沌同步保密通信方式.这种通信方式首先构建产生多种混沌序列的广义混沌映射模型,然后在不同时段根据切换策略产生不同混沌序列,在发送端,将信号与混沌载波之和取模运算后再嵌入混沌映射的输入端进行迭代运算以实现调制;在接收端,根据切换协议,用同一个相应的广义混沌映射模型从接收信号中提取混沌载波并进而恢复信息信号.研究结果表明:这种基于广义混沌映射切换的混沌同步通信方式比基于单一混沌系统的保密通信方式具有更强的抗干扰能力,保密性能更好,且实现简单. 关键词： 混沌 混沌映射切换 同步 保密通信     

适合传输快变信息信号的混沌调制保密通信

提出一种新的混沌调制通信方法.利用一个自适应控制器跟踪信息信号的误差对产生混沌载波的发射系统进行参数调制.同时，信息信号直接与混沌载波相乘作为发射信号驱动接收系统.在接收端，另一个自适应控制器维持收发系统的混沌同步并恢复出信息信号.由于同步误差与信息信号无关，从而实现了大幅度、快时变信息信号的混沌调制通信.理论分析和数值模拟的结果表明该方法增强了低维混沌系统的通信保密性. 关键词： 混沌调制 保密通信 自适应控制器 蔡氏电路     

超混沌Qi系统的错位投影同步及其在保密通信中的应用

提出了一种新型的混沌系统同步方法,即错位投影同步,要求驱动系统和响应系统中的所有状态向量,至少有一对不是按照原有的对应关系成比例同步,而是按照向量的错位关系成比例投影同步.以新型的四维超混沌Qi系统为例,分析出23种混沌系统的同步方案.针对其中一种同步,基于Lyapunov稳定性理论,设计有效的非线性控制器,实现初始值不同的两个超混沌Qi系统错位投影同步.另外,将该方法应用于混沌保密通信中,基于改进的混沌掩盖通信原理,在发送端使用超混沌信号对信息信号进行加密并发送,最后从同步后的接收端系统不失真地恢复出有用信号.数值仿真表明,该方案有着良好的通信和保密特性.     

基于广义混沌映射切换的单向Hash函数构造

如何设计快速高效的单向Hash函数一直是现代密码学研究中的一个热点.提出了一种基于广 义混沌映射切换的Hash函数构造方法.这种方法首先构建产生多种混沌序列的广义混沌映射 模型,然后在明文信息的不同位置根据切换策略产生不同的混沌序列,并用线性变换后的信号 信息对混沌参数进行调制来构造单向Hash函数.初步分析了利用混沌映射实现单向Hash函数 的不可逆性、防伪造性、初值敏感性等特点.研究结果表明:这种基于广义混沌映射切换的Ha sh函数具有很好的单向性、弱碰撞性，较基于单一混沌映射的Hash函数具有更强的保密性能 ，且实现简单. 关键词： Hash函数 混沌 混沌映射切换     

一种混沌映射的相空间去噪方法

对于混沌映射来说,它们的频谱比混沌流的频谱更广阔,与噪声频谱的重叠率更高,所以混沌流的去噪方法对它们并不适用. 在半盲分析法的框架下,混沌系统的参数估计问题终将归结为最小二乘估计问题. 本文从最小二乘拟合的角度出发估计混沌映射的演化参数,进而通过相空间重构以及投影操作,实现对观测信号的噪声抑制. 实验结果表明,该算法的去噪效果优于扩展卡尔曼滤波器（extended Kalman filter,EKF）和无先导卡尔曼滤波器（unscneted Kalman filter,UKF）,并且能够较大程度地将信号源的混沌特征量还原. 关键词： 混沌 噪声抑制 相空间重构 投影     

基于动态混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络

提出了一种基于混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络保密通信系统.该系统通过相关性检测锁定收发端混沌系统参数,实现收发双方混沌系统同步;并利用同步混沌系统生成密钥,实现符号扰动以及二重子载波加密.该加密方案的密钥空间超过10~(86),能够有效对抗穷举攻击.实验实现了13.3 Gb/s基于64进制正交幅度调制的加密正交频分复用信号在25 km标准单模光纤中的传输,并完成了信息的有效解密.     

SC混沌比例投影同步方法在保密通信中的应用

利用基于线性稳定性准则的SC混沌比例投影同步方法,提出一种应用于保密通信的混沌掩盖方案.适当分离出混沌系统的线性项与非线性项,构造一个非线性驱动向量函数,混沌状态变量包含用于投影同步的比例因子,把所需传递的有用信息掩盖入其中一个分量上,得到混沌载波信号,提高加密信息的复杂度和解码的困难度.以Lorenz吸引子和超混沌Rössler吸引子为例进行数值仿真,详细分析传输的正弦信息加密解密全过程,给出简单、最优的混沌掩盖方案,数值分析证明比例投影同步方法应用于保密通信领域的有效性.     

分数阶Chua's系统错位同步无感模块化电路实现及应用

基于分数阶混沌系统稳定性理论, 设计高效的非线性控制器, 实现初始值不同的两个分数阶Chua's系统错位投影同步. 根据分数阶复频域近似方法, 提出分数阶系统的等效电路, 实现分数阶Chua's系统错位投影同步的无感模块化电路. 最后,利用改进的混沌掩盖通信原理, 将以上同步方案应用于混沌保密通信中, 在发送端使用分数阶混沌序列对有用信号加密传送, 从接收端可以无失真地恢复出有用信号. 数值仿真与电路仿真证实了提出方案的可行性. 关键词： 分数阶Chua's系统 错位投影同步 无感模块化电路 保密通信     

参数不确定时延超混沌系统的脉冲同步方法研究

针对一类参数不确定的异构时延超混沌系统,采用响应系统与驱动系统状态变量误差的线性反馈作为脉冲控制信号,基于Lyapunov稳定性理论实现了超混沌系统的脉冲同步,给出了渐近稳定条件,并构造了一个具有时延的数字保密通信系统.该方案保密性高,鲁棒性强.数值仿真表明系统能快速达到同步,应用混沌密码序列对数字信号进行加密后,信息信号可以在接收端有效地恢复出来. 关键词： 时延 脉冲同步 数字保密通信     

一种破译混沌直接序列扩频保密通信的方法

提出了一种新型的混沌保密通信破译方法,并破译了混沌直接序列扩频保密通信(简称混沌直扩).针对混沌直扩信号中只有一个混沌吸引子的特点,基于混沌系统广义同步的思想,提出了混沌拟合方法;针对混沌直扩中混沌实值序列和数字信号相乘的特点,充分利用混沌直扩的基本原理和信息码是慢变信号的特性,提出了用无先导卡尔曼滤波混沌拟合的方法估计信息码的破译方法;进一步针对无先导卡尔曼滤波的过程噪声和混沌拟合的拟合误差共同导致的跟踪误差,提出了跟踪误差控制因子的方法,从而将跟踪误差转变成有利因素并加以利用,根据跟踪误差的值域范围破     

Chaotic secure communication based on strong tracking filtering

A scheme for implementing secure communication based on chaotic maps and strong tracking filter (STF) is presented, and a modified STF algorithm with message estimation is developed for the special requirement of chaotic secure communication. At the emitter, the message symbol is modulated by chaotic mapping and is output through a nonlinear function. At the receiver, the driving signal is received and the message symbol is recovered dynamically by the STF with estimation of message symbol. Simulation results of Holmes map demonstrate that when message symbols are binary codes, STF can effectively recover the codes of the message from the noisy chaotic signals. Compared with the extended Kalman filter (EKF), STF has a lower bit error rate.     

基于状态观测器的分数阶时滞混沌系统同步研究

研究分数阶时滞混沌系统同步问题,基于状态观测器方法和分数阶系统稳定性理论,设计分数阶时滞混沌系统同步控制器,使得分数阶时滞混沌系统达到同步,同时给出了数学证明过程.该同步控制器采用驱动系统和响应系统的输出变量进行设计,无需驱动系统和响应系统的状态变量,简化了控制器的设计,提高了控制器的实用性.利用Lyapunov稳定性理论和分数阶线性矩阵不等式,研究并给出了同步控制器参数的选择条件.以分数阶时滞Chen混沌系统为例,设计基于状态观测器的同步控制器,实现了分数阶时滞Chen混沌系统同步,并将其应用于保密通信系统中.仿真结果证明了该同步方法的有效性.     

一种基于混沌系统部分序列参数辨识的混沌保密通信方法

本文提出一种混沌保密通信方法,即混沌系统的部分序列用于混沌系统参数辨识其他序列用于通信保密.利用混沌蚁群优化算法对部分序列混沌系统进行参数辨识,以达到了解混沌系统全部信息的目的.在参数辨识过程中引入参数空间和蚁群空间,通过空间变换函数使参数空间与蚁群空间之间相互变换.文中使用Lorenz系统进行数值试验,其结果验证混沌系统部分序列参数辨识及混沌保密通信的可行性.     

Study of dual-directional high rate secure communication systems using chaotic multiple-quantum-well lasers

A scheme of synchronized injection multi-quantum-well (MQW) laser system using optical coupling-feedback is presented for performing chaotic dual-directional secure communication. The performance characterization of chaos masking is investigated theoretically, the equation of synchronization demodulation is deduced and its root is also given. Chaos masking encoding with a rate of 5\,Gbit/s and a modulation frequency of 1\,GHz, chaos modulation with a rate of 0.2\,Gbit/s and a modulation frequency of 0.2\,GHz and chaos shifting key with a rate of 0.2\,Gbit/s are numerically simulated, separately. The ratio of the signal to the absolute synchronous error and the time for achieving synchronous demodulation are analysed in detail. The results illustrate that the system has stronger privacy and good performances so that it can be applied in chaotic dual-directional high rate secure communications.     

Globally exponential multi switching-combination synchronization control of chaotic systems for secure communications

This article introduces the global exponential multi switching combination synchronization (GEMSCS) for three different chaotic systems with known parameters in the master-slave system configuration. The proposed GEMSCS scheme establishes the global exponential stability of the synchronization error at the origin with different combinations of state variables of the two master chaotic systems with the state variables of a slave chaotic system in diverse manners. Consequently, it increases the complexity level of the information signal in secure communications. To study the GEMSCS, an efficient nonlinear control algorithm is designed. The Lyapunov direct theorem is used to accomplish the global exponential stability of the synchronization error at the origin. The stability conditions are derived analytically. To show the effectiveness and advantages of the proposed GEMSCS control approach, two numerical examples are presented. The computer based simulation results are compared with the reported works in the relevant literature. This article also extends the idea of GEMSCS to the secure communication using the chaotic masking technique. Using the GEMSCS strategy, the information signal is recovered at the receiving system with good accuracy and high speed while the parameters of the transmitter and receiver systems mismatch. At the end, some future research problems related to this work are suggested.     

高速多量子阱激光器混沌保密通信系统研究

研究了外部光注入高速多量子阱激光器激光混沌全光保密通信系统,导出系统同步方程,理论证明并数值实现了系统的同步,分析了增加反馈系数以缩短同步时间且增强系统同步稳定性的方法。研究分析了多量子阱激光器混沌隐藏和混沌键控保密通信全光调制解调系统模型,数值模拟了具有正弦调制信号的调制频率0．2GHz混沌模拟保密通信和数字信号调制速率20Gb／s的混沌数字保密通信以及调制速率0．05Gb／s混沌键控保密通信的应用,系统确实具有较高的保密性能和反破译能力;分析了混沌数字信号保密通信调制带宽20Gb／s调制解调时的同步误差以及混沌键控调制速率,系统都具有非常好的调制解调特性,且在高速混沌通信中,系统解调具有相对较小的同步误差,而1Gb／s是混沌键控通信的速率上限。     

A secure communication method for a high-power information signal based on chaotic masking

In this paper,we present a secure communication method for a high-power information signal based on chaotic masking.In the transmitter,an adaptive controller is adopted to pick up the change of the information signal ,and to inject the controller‘s error into the transmitting system.At the same time,the information is directly added to the chaotic signal in transmission to drive the receiving system.In the receiver,another adaptive controller is used to maintain chaotic synchronization of the transmitting and receiving systems and to recover the information signal.Since the synchronization error is independent from the information signal,the power of the information signal can be equivalent to that of the chaotic signal,and the frequency of the information signal can be set within the range of the principal frequencies of the chaotic signal,The results of theoretical analysis and numerical simulation show that the presented method not only enhances the degree of security of low-dimensional chaotic systems but also significantly improves the signal-to-noise ratio at the receiving end.     

Chaos communication based on synchronization of discrete-time chaotic systems

A novel chaos communication method is proposed based on synchronization of discrete-time chaotic systems. This method uses a full-order state observer to achieve synchronization and secure communication between the transmitter and the receiver. Further, we present a multiple-access chaotic digital communication method by combining the observer with the on-line least square method. Simulation results are also given for illustration.