[發(fā)明專利]一種時空混沌保密通信方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310511398.0
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103580849A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任海鵬;白超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于保密通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種時空混沌保密通信方法。

背景技術(shù)

計算機的出現(xiàn)和逐步普及使得時代日益信息化、社會日益網(wǎng)絡(luò)化，信息安全與保密問題顯得愈發(fā)重要。混沌由于其對初值的敏感性、內(nèi)隨機性、寬帶功率譜等基本特征使其在抗干擾性、截獲率、信號隱蔽和保密性等方面具有潛在的優(yōu)勢，成為保密通信領(lǐng)域中的研究熱點。隨著混沌通信成功運用于商用光纖信道，獲得了更高的傳輸速率，混沌通信的研究逐漸向?qū)嵱没l(fā)展。同時，對現(xiàn)有混沌加密方法的安全性分析及攻擊技術(shù)的研究也受到廣泛關(guān)注，包括使用非線性預(yù)測(NLD)、回歸映射、短時過零率、譜分析、廣義同步、自適應(yīng)鍵控識別等方法進(jìn)行保密通信的破譯。現(xiàn)有的混沌保密通信方法，保密性能還不能夠滿足技術(shù)使用上的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種時空混沌保密通信方法，通過單向耦合映射格子系統(tǒng)生成的混沌時間序列對明文信息進(jìn)行加密，隱藏密鑰信號與明文信號的動力學(xué)特性和統(tǒng)計特性，增加破譯難度，使保密性能得到提升。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種時空混沌保密通信方法，將單向耦合映射格子系統(tǒng)產(chǎn)生的空間狀態(tài)分為奇、偶維狀態(tài)向量作為密鑰序列，密鑰和明文經(jīng)過N次移位迭代得到密文信號，以此密文信號同時驅(qū)動發(fā)送端和接收端的單向耦合映像格子系統(tǒng)實現(xiàn)同步并調(diào)制下一時刻混沌系統(tǒng)狀態(tài)；加密后的信號經(jīng)過公共信道被接收端接收，接收端單向耦合映像格子系統(tǒng)在與發(fā)送端格子系統(tǒng)相同的驅(qū)動作用下能夠完全同步；最后，采用同步后的狀態(tài)向量作為解密密鑰，經(jīng)過N次對應(yīng)的移位迭代映射，得到發(fā)送的明文幀，即成。

本發(fā)明的有益效果是，利用時空混沌對信號進(jìn)行編解碼，將單向耦合映射格子系統(tǒng)的空間狀態(tài)值分組，并進(jìn)行明文密鑰迭代混疊，實現(xiàn)加密和解密，特點包括：1）信道中傳輸信息不包含密鑰和明文的直接信息，能夠更好地抵抗相空間重構(gòu)等方法的攻擊，獲得更好的保密性；2）加密過程算法相對簡單，易于微處理器實現(xiàn)和集成化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的時空混沌保密通信方法原理框圖；

圖2是本發(fā)明方法中的單向耦合映射格子系統(tǒng)的時空混沌狀態(tài)圖；

圖3是本發(fā)明方法中的兩個單向耦合映射格子系統(tǒng)在同一時間序列驅(qū)動下對應(yīng)一個格子的狀態(tài)變化圖；

圖4是圖3中的兩個單向耦合映射格子系統(tǒng)在同一時間序列驅(qū)動下對應(yīng)同一空間狀態(tài)的誤差變化圖；

圖5是本發(fā)明方法中的移位非線性映射圖；

圖6是本發(fā)明方法中的正弦信號發(fā)送信號；

圖7是發(fā)送圖6中信號時的信道中傳輸?shù)男盘枺?/p>

圖8是本發(fā)明方法中對應(yīng)圖6發(fā)送信號的解密信號；

圖9是本發(fā)明方法中的同步過渡過程中的原始信號；

圖10是圖9中的同步過渡過程中的解密信號；

圖11是信道中包含噪聲時，圖6發(fā)送信號對應(yīng)的解密信號波形；

圖12是本發(fā)明方法中所發(fā)送的語音信號；

圖13是發(fā)送圖12信號時信道中傳輸?shù)木哂性肼暤拿芪男盘枺?/p>

圖14是圖13的解密信號；

圖15是本發(fā)明方法中的在信道含有噪聲時語音原始信號和解密語音信號的波形放大圖；

圖16是本發(fā)明方法中的DSP實驗框圖；

圖17是本發(fā)明方法中的DSP語音保密通信實驗中的密文信號；

圖18是圖17中的DSP語音保密通信實驗中的原始信號；

圖19是圖18中的DSP語音保密通信實驗中的解密信號。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的時空混沌保密通信方法整體工作過程是，將單向耦合映射格子系統(tǒng)產(chǎn)生的空間狀態(tài)分為奇、偶維狀態(tài)向量作為密鑰序列，密鑰和明文經(jīng)過N次移位迭代得到密文信號，以此密文信號同時驅(qū)動發(fā)送端和接收端的單向耦合映像格子系統(tǒng)實現(xiàn)同步并調(diào)制下一時刻混沌系統(tǒng)狀態(tài)；加密后的信號經(jīng)過公共信道被接收端接收，接收端單向耦合映像格子系統(tǒng)在與發(fā)送端格子系統(tǒng)相同的驅(qū)動作用下能夠完全同步；最后，采用同步后的狀態(tài)向量作為解密密鑰，經(jīng)過N次對應(yīng)的移位迭代映射，得到發(fā)送的明文幀。