[發明專利]一種基于復雜網絡的VDES保密通信方法

在審

• 申請號: 202111644635.1
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114302391A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 李洪星;李瑞雪;劉志磊;李娜;何舒暢;劉亞松;李瑩
• 申請（專利權）人: 山東星通易航通信科技有限公司
• 主分類號: H04W12/03
• 分類號: H04W12/03;H04L9/00;H04W16/22
• 代理公司: 安徽華人律師事務所 34163
• 代理人: 張璞君

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于復雜網絡的VDES保密通信方法。該方法基于三維分數階時變耦合復雜網絡設計，包括如下步驟：S1：構建基于三維分數階時變耦合復雜網絡的驅動系統；S2：構建基于三維分數階時變耦合復雜網絡的響應系統；S3：設計能使得驅動系統和響應系統達到同步的同步控制器；S4：在發送端，對等待發送的有用信號s(t)進行加密，并將得到的加密信號r(t)發送到接收端；S5：在接收端，接收所述加密信號r(t)，并對所述加密信號r(t)進行解密；得到所述解密信號s₁(t)；本發明提供的一種基于復雜網絡的VDES保密通信方法，克服了現有保密通信技術復雜度低，安全性不足的弊端。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于復雜網絡的VDES保密通信方法。

背景技術

近年來，隨著海事通信需求的日益增加，傳統的AIS(Automatic IdentificationSystem，船舶自動識別系統)已經不能滿足所需。高密度大容量的通信時常會讓AIS系統數據鏈路超負荷使用，導致信息擁塞等問題出現，嚴重影響海上航行安全。為了解決這個問題，VDES(VHF Data Exchange System，甚高頻數據交換系統)這個概念被提出。它作為AIS系統的升級，在VHF頻段上具有更快和更強的數據交換能力。在VDES系統滿足了多業務多功能通信需求的同時，數據安全也被關注起來，尤其在海上軍事通信領域，數據的保密通信刻不容緩。

近年來，復雜網絡的研究與應用一直是計算機、物理、數學和信號傳輸等相關專業的研究熱點，由于其具有混沌、遺傳和記憶等特性，所以其在圖像處理和保密通信方面有著很大的應用潛力。在通信網絡中，信號在傳輸過程中容易被截獲，如果傳輸的信號不經過加密，很容易造成信息的泄露。傳統的信息加密方法由于復雜度不高，在保密通信中被截獲后也容易被破解。而復雜網絡由于其節點產生的混沌態雜亂無序和難以消除的特點，正好可以適應加密通信對信號加密的要求。因此，如何基于復雜網絡設計一種新的保密通信方法，成為本領域技術人員提高保密通信復雜度以提升安全性的一個技術思路。

此外，同步也是復雜網絡學科研究的熱點之一，如何通過設計相關的同步控制器，使得不同網絡中對應節點的狀態趨于一致，從而達到兩個系統的同步的效果，也是加密通信領域需要解決的一個重要課題。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的技術問題是提供一種基于復雜網絡的VDES保密通信方法，該方法基于三維分數階時變耦合復雜網絡設計，可以克服現有保密通信技術復雜度低，安全性不足的弊端。

本發明解決上述技術問題的方案是：

S1：構建發送端的基于三維分數階時變耦合復雜網絡的驅動網絡：

所述的驅動網絡選擇具有10個節點耦合的三維分數階時變耦合復雜網絡，驅動網絡的表達式為：

式(1)中，k＝1,2,...,10表示三維分數階時變耦合復雜網絡中的節點數；α表示分數階的階次，且0α1；t為時間；x_k(t)表示驅動網絡中第k個節點的狀態變量，且x_k(t)＝(x_k1(t),x_k2(t),...,x_k3(t))^T∈C³，C³表示三維復值空間，下同；f(x_k(t))表示驅動網絡的向量函數，且f(x_k(t))∈C³；Γ表示內部耦合連接矩陣，且c(t)表示時變耦合強度，其值隨著系統狀態的變化而變化；A是一個常參數矩陣，且A＝diag(a₁,a₂,...,a₃)；G＝(g_kj)∈R^10×10是耦合配置矩陣，R^10×10表示10×10矩陣集；其中g_kj代表第k個節點與第j個節點的連接權重；其滿足