混沌系統(tǒng)同步及其在信息安全中的應(yīng)用.pdf

1、自從Lorenz提出“蝴蝶效應(yīng)”以來，混沌已經(jīng)引起了數(shù)學(xué)，物理學(xué)和工程技術(shù)人員的極大興趣。特別是進入二十世紀(jì)八十年代以來，混沌學(xué)更是與其它科學(xué)相互滲透、相互發(fā)展，無論是在生物學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、信息科學(xué)，還是在經(jīng)濟學(xué)、氣象學(xué)，甚至在藝術(shù)學(xué)等領(lǐng)域，混沌都得到了廣泛的應(yīng)用。 由于混沌廣泛存在于現(xiàn)實世界中，而且具有自己獨特的特性，因此人們在發(fā)現(xiàn)混沌的同時，也在探索抑制和利用混沌的有效方法。之所以要抑制混沌，是因為

2、有的系統(tǒng)因為混沌的存在而使系統(tǒng)變得極不穩(wěn)定，不能滿足人們的實際需求。因此，各種各樣的控制混沌的方法應(yīng)運而生，如狀態(tài)反饋、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滑模變結(jié)構(gòu)控制方法等，都在實際的混沌系統(tǒng)和電子電路等大量的實驗中得到了驗證。 但是，混沌系統(tǒng)由于對初值的極端敏感和呈現(xiàn)出的類隨機特性，也使混沌運動本身成為一種人們追求的目的。例如，人們利用混沌的類隨機特性進行密碼算法的設(shè)計，利用混沌系統(tǒng)的遍歷性進行目標(biāo)的混沌優(yōu)化設(shè)計，利用混沌系統(tǒng)的同步進行

3、保密通信的研究等，這些前沿研究不僅具有重要的理論價值，而且具有重要的應(yīng)用價值。 本論文的研究主要集中在以下三個方面，其一是混沌的控制和同步研究，其二是混沌在實際中的應(yīng)用，第三方面，就是混沌的逆控制，即混沌的生成。本文從以上三個方面，對混沌系統(tǒng)進行了研究，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 1.在混沌系統(tǒng)的控制和同步方面：(1).對于一類確定性的混沌系統(tǒng)，提出了基于觀測器同步方法，該方法適用于一大類混沌系統(tǒng)，仿真結(jié)果顯示了該方法有效

4、性。 (2).對于確定性的混沌系統(tǒng)，提出了基于部分變量反饋的混沌系統(tǒng)的控制與同步，由于混沌系統(tǒng)具有自身獨特的特性，因此，對于許多混沌系統(tǒng)來說，這種控制器是存在的。 (3).對于不確定性的混沌系統(tǒng)，研究了基于正交函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌系統(tǒng)的同步，正交函數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計簡單，收斂速度快，仿真結(jié)果驗證了該控制器的有效性。 (4).對于確定和不確定混沌系統(tǒng)，提出了混沌系統(tǒng)的一種魯棒有限時控制器的設(shè)計方法，由于該控制器設(shè)計簡單，收斂

5、到零的時間可以估計，因此，該控制器具有較強的應(yīng)用價值。 (5).研究了參數(shù)完全確定和不確定時陳系統(tǒng)的同步，通過一個單輸入的非線性控制器即可實現(xiàn)這種同步，和其它有關(guān)的控制器相比，該控制器設(shè)計簡單易于實現(xiàn)。 2.在混沌系統(tǒng)的應(yīng)用方面：(1).提出了一類混沌系統(tǒng)的混合觀測器同步，并研究了基于該觀測器的同步在安全通信中的應(yīng)用，并以Rossler混沌系統(tǒng)為例進行了仿真研究，結(jié)果是可行的。 (2).提出了基于混沌密碼流的IC

6、卡數(shù)據(jù)加密算法設(shè)計與實現(xiàn)。由于混沌系統(tǒng)具有對初始數(shù)值的極端敏感性，因此利用該特性實現(xiàn)了對IC卡數(shù)據(jù)的加密并成功應(yīng)用到智能儀表中，提高了智能儀表的安全性能。 (3).提出了一種基于混沌數(shù)字流的信息隱藏技術(shù)，由于混沌數(shù)字流信息量大，具備特殊的類隨機性，因此可以隱藏大容量的信息，給出了一種隱藏算法并進行了驗證。 3.在混沌系統(tǒng)的生成方面，提出了一個新的超混沌系統(tǒng)，通過對統(tǒng)一混沌系統(tǒng)的狀態(tài)反饋，實現(xiàn)了一類超混沌系統(tǒng)的生成方法，該