CN101051890A - 混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法 - Google Patents

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兀旦晖
杨帆
谭欣
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Abstract

混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法，由于混沌同步系统具有自保持特性，利用此特性，本发明采用分时发送原理，即将密文信号和混沌同步控制信号分时发送，只要密文信号发送的时间小于混沌同步系统的自保持时间，接着发送混沌同步控制信号，这样可以保证在混沌系统保持同步的状态下完成信息的可靠传输。

Description

混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法
技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法。
背景技术
混沌保密通信的研究在国际上起源于二十世纪九十年代初期，现已经历了十多年的时间，由于混沌信号自身所具有不可预测等特性，使得混沌保密通信具有极高的保密度，已成为目前信息科学界关注和研究的热点之一。目前，混沌的控制、同步方法的研究已取得许多成果，混沌保密通信也有了一定的发展，但是，一直未能实际应用于混沌通信领域。首先混沌保密通信系统是否正常有效的工作主要取决于有无良好的同步系统，良好的同步系统需要精确的混沌同步控制信号，由于混沌同步控制信号是宽频谱，类似白噪声的信号，而用混沌加密过的密文信息也是类似于白噪声的信号，因此关键问题之一就是如何同时在同一信道中传输混沌同步控制信号和密文信号，这个问题一直制约着混沌保密通信的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够保证在系统同步状态下完成信息传送的混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先从通信系统发射端的混沌电路中提取用于加密明文信息的混沌信号V和混沌同步控制信号U，然后采用卷积算法使用混沌信号V对明文信息进行加密变换形成加密变换C模块；根据混沌同步系统自保持时间，将加密变化C模块之后的密文信号在混沌同步系统自保持时间段内发送到接收端；然后再采用卷积算法使用混沌同步控制信号U对明文信息进行加密变换形成加密变换C模块；根据混沌同步系统自保持时间，将加密变化C模块之后的密文信号在混沌同步系统自保持时间段内发送到接收端，周而复之，即可在系统同步状态下完成信息传送；在接收端，利用接收到的混沌同步控制信号U’去驱动接收端的混沌电路，从而使得混沌系统处于同步状态，利用接收端混沌电路产生的混沌同步信号V’，在解密变换模块和接收到的密文信息采用反卷积算法，从而解调出明文信号。
由于混沌同步系统具有自保持特性，利用此特性，本发明采用分时发送原理，即将密文信号和混沌同步控制信号分时发送，只要密文信号发送的时间小于混沌同步系统的自保持时间，接着发送混沌同步控制信号，这样可以保证在混沌系统保持同步的状态下完成信息的可靠传输。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图；
图2是本发明发送端的方波信号图；
图3是本发明信道中的密文信息图；
图4是本发明恢复的明文信息图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明首先在通信系统的发射端混沌电路中提取用于加密明文信息的混沌信号V和混沌同步控制信号U；加密变换C模块采用卷积算法使用混沌信号V对明文信息进行加密；由于仅在发射端和接收端混沌电路处于同步状态时，接收端可以解调出明文信息，而且，混沌同步控制信号和加密的密文信号都是类似白噪声的宽频谱信号，混沌同步系统对控制信号的要求较高，不能有较大的衰减，因此，接下来分析在保证混沌系统处于同步状态下，如何将混沌同步控制信号U和加密的密文信息发送到接收端。
然后采用卷积算法使用混沌同步控制信号U对明文信息进行加密变换形成加密变换C模块；根据混沌同步系统自保持时间，将加密变化C模块之后的密文信号在混沌同步系统自保持时间段内发送到接收端，周而复之，这样就可保证在系统同步状态下完成信息传送。因此采用分时发送原理：将密文信号和混沌同步控制信号U分时发送，只要密文信号发送的时间小于混沌同步系统的自保持时间，接着发送混沌同步控制信号U，这样可以保证在混沌系统保持同步的状态下完成信息的可靠传输。在接收端，利用接收到的混沌同步控制信号U’去驱动接收端的混沌电路，从而使得混沌系统处于同步状态，利用接收端混沌电路产生的混沌同步信号V’，在解密变换模块和接收到的密文信息进行反卷积算法，从而解调出明文信号。
所谓混沌同步系统自保持特性，是指混沌同步系统当驱动信号失去后，同步系统仍能在一定时间范围内保持同步的特性。
本发明利用混沌电路上有的鲁棒性、抗干扰等特性的驱动-响应式混沌同步系统，解决了目前如何同时在同一信道中传输混沌同步控制信号和密文信号的关键性问题，实验证明了此方法的可行性，为混沌在保密通信的实际应用奠定了基础。
由于混沌同步保密通信的混沌电路系统是一个三阶自治系统，当系统的特征方程有一对稳定的复共轭特征值σ±jω(σ＜0，ω≠0)和一个不稳定的实特征值r(r＞0)，且|σ|＜|r|时，系统存在非周期解，即意味着此电路处于自治振荡状态，将产生用于加密明文信息的混沌信号V和混沌同步控制信号U，在发送端将混沌同步控制信号U和加密后的密文信息一起发射到接收端，在接收端利用解调出的混沌同步控制信号U驱动接收端的混沌系统，从而使得两个混沌系统保持同步状态，从而恢复出有用信号。所以利用混沌系统和其它传统通信系统一样，系统能否正常有效的工作主要取决于有无良好的同步系统。
参见图2，3，4，利用本发明的混沌电路同步系统的混沌同步自保持最长时间，进行硬件实验验证，发明人采用f0＝1kHz，的方波，其脉宽为0.5mS，进行实验，由实验结果中可以看到，混沌同步自保持特性在通信中的应用完全可以实现信息的保密传输，从图3中可以看到，传输信道中的信号为混沌状态，起到了保密的作用，窃取者无法获取有用信息，从图4中可以看到，接收方较好的恢复到明文信息。

Claims (1)

1、混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法，其特征在于：
1)首先从通信系统发射端的混沌电路中提取用于加密明文信息的混沌信号V和混沌同步控制信号U，然后采用卷积算法使用混沌信号V对明文信息进行加密变换形成加密变换C模块；根据混沌同步系统自保持时间，将加密变化C模块之后的密文信号在混沌同步系统自保持时间段内发送到接收端；
2)然后再采用卷积算法使用混沌同步控制信号U对明文信息进行加密变换形成加密变换C模块；根据混沌同步系统自保持时间，将加密变化C模块之后的密文信号在混沌同步系统自保持时间段内发送到接收端，周而复之，即可在系统同步状态下完成信息传送；
3)在接收端，利用接收到的混沌同步控制信号U’去驱动接收端的混沌电路，从而使得混沌系统处于同步状态，利用接收端混沌电路产生的混沌同步信号V’，在解密变换模块和接收到的密文信息采用反卷积算法，从而解调出明文信号。
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