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混沌技术在现代保密通信中的应用研究

王宏霞  
【摘要】: 混沌现象是非线性动力系统中一种确定的、类似随机的过程。由于混沌动力系统对初始条件的极端敏感性,而能产生大量的非周期、连续宽带频谱、似噪声且确定可再生的混沌信号,因而特别适用于保密通信领域。本文围绕混沌技术在现代保密通信中的应用这一课题,进行了较为广泛深入的研究,所得的创新成果有: 1.通过对细胞神经网络(CNN)动态特性的研究,把产生的超混沌应用到信号加密中,提出了一种新的混沌同步方案,理论分析和实验仿真结果表明,保密效果良好。 2.混沌技术和传统分组密码相结合,基于混沌序列和Rijndael密码算法,采用输出-分组反馈模式,设计了BCPC(Block Cipher Pseudo-Chaotic)码序列,一方面研究了BCPC码在跳频通信系统中的应用,理论分析和仿真结果表明,基于BCPC序列的跳频码不仅具有理想的随机性、良好的汉明相关性和宽间隔跳频等一些优点外,还具有更好的抗干扰性和更强的保密性,易于被标准化,并能继承传统密码学的密钥管理方法,易于密钥的管理;另一方面研究了BCPC码在密码学中的应用,包拈三点内容,其一是构造了一种新的哈希函数,其二是实现了二值图像的隐藏,其三是基于C++Builder5这一软件平台开发了一个加密系统软件,从安全性、实现速度和密钥管理等方面都做了可行性分析和实验,能够完成渚如加解密文件、签名和验签等功能。 3.混沌技术和传统流密码相结合,基于混沌序列和钟控密钥流序列,设计了SCQC(Stream Cipher Quasi-Chaotic)码序列。将SCQC码应用于跳/扩频通信系统(FH-SS)的码变型(即反转移相键控)器中,分析了SCQC码序列的性能。 4.研究了混沌在数字水印技术中的应用。着重探索了如何利用混沌技术实现在数字产品数据中嵌入水印的算法,分析了混沌应用于数字水印技术的可行性。为了给攻击者增加去除水印的难度,在水印的加入、提取时采用了密钥(把混沌的初始参数作为密钥)。研究表明,利用混沌制作的数字水印,具有很强的鲁棒性和安全性,抗干扰能力强,达到了水印相对现实情况不可破解的水平。


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