混沌同步控制理論及其在信息加密中的應用研究.pdf

1、為了駕馭混沌，本文融合混沌動力學、先進控制理論、現(xiàn)代密碼學和現(xiàn)代通信技術的新成果，采用理論分析、數(shù)值仿真和實驗研究相結合的研究方法，對混沌同步控制方法、同步性能及其在信息加密中的應用進行了廣泛和深入的研究。 首先回顧了混沌理論與應用研究的發(fā)展歷程，特別是混沌保密通信的研究現(xiàn)狀；對混沌同步方法的研究進行了全面綜述，總結了混沌同步研究中的熱點問題；對基于混沌同步原理的混沌保密通信技術和混沌加密技術的研究現(xiàn)狀和特點進行了歸納，明確了論

2、文的主攻方向。 論文研究了基于Jacobi矩陣QR分解的Lyapunov指數(shù)計算算法原理；采用Matlab6.5軟件平臺，設計了基于該算法的Lyapunov指數(shù)計算程序，該方法不僅能夠精確求解非線性動力學系統(tǒng)的Lyapunov指數(shù)譜和分數(shù)維，而且能計算同步系統(tǒng)的條件Lyapunov指數(shù)；分析了迭代次數(shù)、計算步長、解法器和初值等因素對計算精度的影響。為混沌同步控制研究奠定了理論和技術基礎。 為了指導混沌同步的深入研究和提高

3、系統(tǒng)的同步性能，系統(tǒng)地提出了混沌同步系統(tǒng)的七大性能指標，討論了控制器參數(shù)與同步性能之間的關系；設計了一種能實現(xiàn)一般連續(xù)混沌系統(tǒng)和超混沌系統(tǒng)同步的多變量驅動誤差反饋控制器；研究了離散混沌系統(tǒng)的線性和非線性同步控制問題，導出了離散混沌系統(tǒng)的同步條件。基于Matlab/Simulink的數(shù)值仿真證明了誤差反饋控制同步方法的有效性和對同步性能討論的正確性。 基于Lyapunov穩(wěn)定性理論和Pecora-Carroll漸近同步原理，采用自

4、適應同步控制策略，分別在確定參數(shù)和不確定參數(shù)情況下，研究了統(tǒng)一混沌系統(tǒng)的同步控制問題；提出了基于統(tǒng)一混沌系統(tǒng)的混沌鍵控(CSK)數(shù)字保密通信方案，接收端采用相干解調方式恢復信息。理論分析和數(shù)值仿真表明系統(tǒng)具有很好保密性能和抗干擾性能。 在比較了混沌系統(tǒng)與傳統(tǒng)密碼算法之間的對應關系的基礎上；提出了安全混沌概念和混沌的安全性充分條件；分析了混沌序列加密的基本原理。討論了Logistic混沌映射的統(tǒng)計特性，設計了基于Logistic混

5、沌序列的數(shù)據(jù)加密模型和加密算法，采用模塊化設計方法和多線程技術，在微軟公司VS.Net開發(fā)平臺上，開發(fā)了一個基于該算法的混沌加密軟件，實現(xiàn)了文本、數(shù)據(jù)、圖像等靜態(tài)文件的信息加密。 為了實現(xiàn)語音信號的網(wǎng)絡加密傳輸，提出了實現(xiàn)混沌系統(tǒng)網(wǎng)絡同步的“等間距驅動同步”方法；設計了一種基于混沌映射與3DES加密算法相結合的實時數(shù)據(jù)流加密方案；在自適應通信環(huán)境(ACE)平臺上，采用實時傳輸協(xié)議(RTP/RTCP)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡語音信號的實時加密