混沌光通信保密系統(tǒng)的理論與方法研究.pdf

1、混沌保密通信是近20年發(fā)展起來的一門新興學科?；煦缦到y(tǒng)以其所具有的初值敏感性、快速衰減的自相關(guān)特性、無周期性、復雜度大、長期不可預測性等基本特性，在保密通信領(lǐng)域得到了深入的研究和廣泛的應用?；陔娐穼崿F(xiàn)的混沌保密通信系統(tǒng)因其在加解密速度方面所存在的固有缺陷，無法滿足日益增長的數(shù)據(jù)接入和傳輸速度的需求。在現(xiàn)代通信技術(shù)特別是全光網(wǎng)絡高速發(fā)展的趨勢下，光學混沌及其保密通信技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注?；煦缤绞腔煦绫Ｃ芡ㄐ偶夹g(shù)的核

2、心和基礎(chǔ)，混沌同步的安全性、魯棒性在很大程度上決定了保密通信系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?；谏鲜鲇^點，研究了混沌同步理論及其在光學保密通信系統(tǒng)中的應用。
　　針對傳統(tǒng)混沌同步技術(shù)中，在信道上傳輸?shù)耐娇刂菩盘栃孤痘煦缦到y(tǒng)狀態(tài)信息而導致的安全性問題，基于脈沖穩(wěn)定性理論和編碼理論，提出了一種混沌混雜自同步模型。在該模型中，僅需要傳輸極少量的糾錯信號就能保持通信雙方的混沌系統(tǒng)同步，因此不會造成混沌系統(tǒng)軌道信息的泄露?；诿}沖微分方程的基本原理

3、和Lyapunov穩(wěn)定性理論，得到了同步誤差閾值、同步控制間隔和同步強度之間所需滿足的數(shù)值關(guān)系?；谠摲椒?，提出了一種混雜自同步混沌序列密碼算法，數(shù)值分析和檢測表明該算法生成的密鑰序列具有良好的統(tǒng)計特性和較高的復雜度。
　　針對電路混沌系統(tǒng)所固有的低頻率窄帶寬特性造成的保密通信系統(tǒng)加解密速度慢的問題，提出了激光混沌系統(tǒng)的脈沖同步方案。針對半導體激光系統(tǒng)動力學方程中部分狀態(tài)變量——載流子濃度——無法觀測的問題，基于脈沖微分方程的基本

4、原理和Lyapunov穩(wěn)定性理論，研究了激光混沌系統(tǒng)的脈沖同步理論，僅使用光強度一個狀態(tài)變量進行了脈沖反饋控制函數(shù)的設計，得到了同步誤差閾值、同步控制的時間間隔和同步強度之間所需滿足的數(shù)值關(guān)系。
　　針對固定參數(shù)混沌系統(tǒng)容易受到基于相空間重構(gòu)的非線性預測技術(shù)、對混沌系統(tǒng)的參數(shù)估計、相圖和變形相圖分析等方法攻擊的問題，提出了時變參數(shù)動力系統(tǒng)的解決方案。針對時變參數(shù)動力系統(tǒng)的同步問題，基于脈沖微分方程的基本原理和Lyapunov穩(wěn)定性

5、理論，提出了一種脈沖間隔隨時變參數(shù)自適應變化的時變脈沖同步方法。證明了時變參數(shù)動力系統(tǒng)在Wiggins意義下具有混沌特性。為時變參數(shù)動力系統(tǒng)在保密通信中的應用提供了理論基礎(chǔ)。
　　基于所提出的混沌混雜自同步理論、時變參數(shù)動力系統(tǒng)理論和激光混沌系統(tǒng)的脈沖同步理論，設計了一種時變參數(shù)激光混沌保密通信系統(tǒng)方案。針對混沌掩蓋、混沌鍵控和混沌調(diào)制三種保密通信方式的安全性缺陷，提出了一種基于混沌混雜自同步的混沌鍵控保密通信方案，根據(jù)Shann