现代信息安全与混沌保密通信应用研究的进展

本文首先概述现代保密通信及网络信息安全的主要概念和发展状况，对迄今发展的几种现代著名密码算法进行分析比较；然后综述国际上已经提出的一些典型的混沌保密通信方案及其应用研究的新发展。从通信角度，为了向实用化方向发展，我们将混沌通信研究中常用的混沌遮掩、混沌开关、混沌调制三种主要技术方案，按照实际应用需要，重新把它们分类为三种主要形式，即模-模通信、模-数-模通信和数-数通信，这样便于实际应用，易于借鉴已有知识分析各类通信的性能优劣。在评述性分析了当前国际上三种混沌保密通信方式的典型方案及其进展后，最后简要总结混沌保密通信的一些关键技术，指出今后值得研究的方向，并展望了混沌通信的应用前景。     

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     

约瑟夫森结的混沌行为及其在保密通信中的应用

约瑟夫森结的混沌行为在研究和应用方面都具有重要的价值。电阻-电容-电感并联约瑟夫森结在直流电流的驱动下会出现混沌行为,采用数值计算的方法,对混沌行为进行了研究。通过电压波形、频谱、对初始条件的敏感依赖以及奇怪吸引子,证实了混沌的存在,在此基础上首次提出了基于约瑟夫森结混沌行为的保密通信方案。     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

时空混沌系统在保密通信中的应用

以环形腔中激光振荡输出空间扩展模型为例，研究了多组信息同时编码的时空混沌加密及解密，给出安全可靠的加解密结果，并对抗破译能力进行了检验，完成了互联网上保密通信实验，结果令人满意。     

光纤混沌双芯双向保密通信系统研究

把量子阱激光混沌耦合反馈同步系统应用于光纤保密通信中,提出光纤混沌双芯双向保密通信设想.通过耦合外部光注入多量子阱激光混沌全光耦合反馈同步系统和光纤传输信道,建立了光纤混沌双芯双向通信系统物理模型.理论和数值证明了激光混沌同步,理论分析指出光纤中的自相位调制是限制激光混沌在光纤传输中同步的主要原因,并推导出混沌信号双芯双向传输中的非线性相移以及混沌激光功率限制和传输距离公式.数值实现了该系统在长距离二根光纤传输中的同步,详细地分析了系统同步时间随光纤传输长度的关系.模拟了调制频率06 GHz的混沌模拟通 关键词： 混沌 同步 光纤 保密通信     

EMR对混沌同步保密通信系统干扰的初步研究

使用GTEM Cell实验系统,研究了连续波电磁辐射对基于混沌同步理论的保密通信系统的电磁干扰。混沌保密通信系统采用由典型的Chua氏混沌电路构造混沌同步系统,采用掩盖法对模拟信号进行加密传输。实验发现：在100MHz~150MHz的频率范围内,超过一定功率密度的电磁辐射会导致系统的混沌加密功能失效,此后即使停止电磁辐射,系统仍无法自行恢复到混沌加密状态。     

EMR对混沌同步保密通信系统干扰的初步研究

 使用GTEM Cell实验系统,研究了连续波电磁辐射对基于混沌同步理论的保密通信系统的电磁干扰。混沌保密通信系统采用由典型的Chua氏混沌电路构造混沌同步系统,采用掩盖法对模拟信号进行加密传输。实验发现：在100MHz~150MHz的频率范围内,超过一定功率密度的电磁辐射会导致系统的混沌加密功能失效,此后即使停止电磁辐射,系统仍无法自行恢复到混沌加密状态。     

EMR对混沌同保密通信系统干扰的初步研究

使用GTEMcell实验系统,研究了连续波电磁辐射对基于混沌同步理论的保密通信系统的电磁干扰。混沌保密通信系统采用由典型的Chua氏混沌电路构造混沌同步系统,采用掩盖法对模拟信号进行加密传输。实验发现在100MHz～150MHz的频率范围内,超过一定功率密度的电磁辐射会导致系统的混沌加密功能失效,此后即使停止电磁辐射,系统仍无法自行恢复到混沌加密状态。     

混沌神经网络逆控制的同步及其在保密通信系统中的应用

利用神经网络的学习、逼近能力构造混沌神经网络，提出逆控制混沌同步方法来同步两个混沌神经网络，并基于逆控制和混沌神经网络的同步给出一种新的混沌保密通信系统.理论分析和数值实验结果表明，新系统能够有效地克服信道噪声对信息传输的不良影响，具有较强通用性和柔韧性，且有同步速度快，信号恢复精度高和密钥量大的优点. 关键词： 混沌同步 自适应逆控制 混沌神经网络 保密通信     

驱动函数切换调制实现超混沌数字保密通信

在主动-被动分解同步的基础上,提出了一种利用不同超混沌系统的驱动函数切换调制实现数字保密通信的方案.根据二进制信号“0”和“1”的传输情况交替发射两个不同的驱动函数,这就增加了发射信号的复杂度,减少了信号的相关性.且通过进行多次非线性变换加密,进一步设置了新的密钥,使得基于预测法的攻击完全失效.理论分析和模拟结果均表明本方案在实现超混沌数字保密通信时的有效性. 关键词： 超混沌 主动-被动分解法 切换调制 保密通信     

一种改进的时空混沌保密通信系统

对一维耦合映象格子保密通信系统的安全性进行了分析,发现该系统在抗误差函数攻击和利用不动点攻击系统方面还存在不足之处,提出了改进方法,该方法使用了扩展密钥和位操作,使改进后的系统具有更强的抗误差函数攻击能力,并能防止利用不动点获取密钥,从而提高了系统的安全性。     

基于超混沌Chua电路的广义同步保密通信

利用状态反馈方法成功地实现了 6维超混沌Chua电路的广义同步建立速度的加快 ,极大地缩短了同步过渡时间。同时 ,在广义同步的基础上设计了一种超混沌保密通信方案 ,有效地提高了通信系统的保密性能。理论分析和数值仿真均取得了显著的效果。     

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.     

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     

基于两级混沌同步保密通信方案的设计

设计了基于混沌双重加密的混沌同步保密通信方案,用以改善保密通信系统的安全性. 一级加密采用了具有2种反馈的同步混沌系统,二级加密采用了超混沌系统. 仿真结果成功地还原了原文信号,证明所设计系统能够更有效的避免现有的基于混沌保密通信破译方法的攻击.     

一种基于强跟踪滤波的混沌保密通信方法

提出了一种基于强跟踪滤波器的混沌保密通信方法. 在发送端, 混沌映射和信息符号被建模成非线性状态空间模型, 信息符号被加性混沌掩盖或乘性混沌掩盖调制, 然后通过信道输出. 在接收端, 驱动信号被接收, 使用带有贝叶斯分类器(信息符号估计)的强跟踪滤波器算法动态地恢复信息符号. Logistic混沌映射的仿真表明, 当信息符号为二进制编码时, 不管是加性混沌掩盖调制还是乘性混沌掩盖调制, 强跟踪滤波器均能较好地从混沌信号中恢复信息符号. 与扩展卡尔曼滤波器相比, 由于卡尔曼滤波器对于离散的信息符号跟踪能力差, 混沌映射中信息符号难以恢复, 比特误码率高. 因此, 这种基于强跟踪滤波器的混沌保密通信方法是有效的.     

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     

基于一阶时滞混沌系统参数辨识的保密通信方案

基于参数调制原理,针对一阶时滞Logistic混沌系统设计了相应的参数观测器,仅传递单路信号就可以成功辨识出系统中的未知参数,从而恢复出调制在参数中的模拟信号,并在此基础上采用不同频率信号代替“0”或“1”,设计出具体的数字保密通信方案.数值仿真验证了本方法的有效性. 关键词： 观测器 混沌保密通信 参数调制 滤波     

混沌的同步与保密通信

 混沌现象的最本质特征在于它对初始条件的灵敏依赖性。它是可确定的,但又是不可预测的。因为这个原因,过去人们对混沌现象总是采取回避的态度,提起混沌就有一种神秘感。