超混沌Qi系统的构造及基于调制的混沌通信

论文摘要

本文利用理论推导和数值模拟相结合的方法研究了超混沌Qi系统的构造和基于函数调制的数字混沌保密通信,作者的主要工作如下:(1)在Qi系统中添加非线性控制器的线性项和非线性项,使之构成四维超混沌Qi系统,利用分岔图、Lyapunov指数谱及相图分析方法,研究了超混沌Qi系统的运动规律。数值模拟结果表明:新引入参数处于不同的取值范围时,超混沌Qi系统可以分别呈现周期、混沌及超混沌动力学行为。(2)基于混沌掩盖技术和混沌同步方法,提出了一种根据通信双方规定协议的驱动函数切换调制实现混沌数字保密通信的方案。根据通信双方事先约定的控制信号的传输情况交替发射不同的驱动函数,形成了一种有协议头和传输内容组成的传输字段,这就增加了发射信号的复杂度,减少了信号的相关性。并且通过多次非线性变化加密,进一步设置了新的密钥,有利于抵御预测法的攻击。理论分析和数值模拟的结果均表明本方案在实现混沌数字保密通信时的有效性。(3)基于混沌键控技术和混沌同步方法,改进了根据通信双方规定协议的驱动函数切换调制实现混沌数字保密通信的方案。通信双方在发送端和接受端使用多套不同的加密解密非线性方案,并通过控制信号实现切换,调用不同的加密函数,在接受端实现自动恢复控制信号,进行相关解密,这就增加了发射信号的复杂度,减少了信号的相关性。并且传输过程中通过多次非线性变化加密,进一步设置了新的密钥,有利于抵御预测法的攻击。理论分析和模拟的结果均表明本方案在实现混沌数字保密通信时的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 混沌理论概述
• 1.1 混沌理论发展简介
• 1.2 混沌的定义
• 1.3 混沌系统
• 1.4 混沌系统控制概述
• 1.5 混沌保密通信及数字化混沌密码
• 1.5.1 混沌保密通信概述
• 1.5.2 数字化混沌密码简述
• 1.6 本章小结
• 2 引用原理及方法介绍
• 2.1 系统的稳定性判据
• 2.1.1 线性系统稳定性判据
• 2.1.2 Lyapunov稳定性分析
• 2.2 观测器同步法
• 2.3 混沌调制技术
• 2.4 本章小结
• 3 超混沌Qi系统的构造
• 3.1 准备知识
• 3.1.1 Lyapunov稳定性间接判别法
• 3.1.2 平衡点和吸引子原理
• 3.1.3 时间序列分析和相图
• 3.2 系统设计
• 3.3 基本动力学行为分析
• 3.3.1 对称性和不变性
• 3.3.2 耗散性和吸引子的存在性
• 3.3.3 平衡点
• 3.4 数值仿真和分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于自定义协议的函数调制实现混沌数字保密通信研究
• 4.1 准备知识
• 4.1.1 自适应同步方法
• 4.1.2 混沌掩盖技术
• 4.2 数字保密通信系统的设计
• 4.3 数值仿真
• 4.4 本章小结
• 5 自控制加密解密的函数切换调制实现混沌数字保密通信研究
• 5.1 准备知识
• 5.1.1 P-C同步方法
• 5.1.2 混沌键控技术
• 5.2 数字保密通信系统的设计
• 5.3 系统仿真
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢