基于同步的混沌通信系統(tǒng)的保密性能及新型數(shù)字混沌加密應(yīng)用研究.pdf

1、摘要混沌作為20世紀(jì)最大的發(fā)現(xiàn)之一，已經(jīng)和即將給科學(xué)、工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)乃至哲學(xué)等各個領(lǐng)域帶來新的思維和挑戰(zhàn)。而它對工程界帶來的挑戰(zhàn)就是如何利用混沌。目前這方面最為突出的成果體現(xiàn)在兩個方面:混沌控制和混沌同步。自上個世紀(jì)90年代初對于混沌系統(tǒng)同步的研究取得突破性進(jìn)展之后，人們希望利用混沌對初始條件敏感、具有連續(xù)頻譜等特性實現(xiàn)具有高強(qiáng)度保密性的混沌通信系統(tǒng)的愿望成為可能。‘然而，隨著各種形式的混沌保密通信方法的提出，同時伴隨著對它們所能達(dá)到的機(jī)

2、密性的質(zhì)疑。一些學(xué)者從非線性動力學(xué)的角度出發(fā)嘗試破解了一些基于低維混沌系統(tǒng)的保密通信系統(tǒng)個例。但這些探討并未觸及到混沌同步保密通信的安全性實質(zhì)，不能回答當(dāng)采用更為復(fù)雜的超混沌或高維混沌時系統(tǒng)是否可以免受攻擊的問題。本文從密碼學(xué)的Kirchhoff準(zhǔn)則出發(fā)，在已知保密通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下來討論其保密性能。通過理論推導(dǎo)并結(jié)合具體的數(shù)值算例，我們發(fā)現(xiàn)，在混沌廣義同步理論框架下，可利用混沌自同步原理對混沌系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行辨識，其實質(zhì)是對其(虛擬)

3、混沌完全同步子系統(tǒng)參數(shù)的辨識。由此揭示了基于同步的混沌保密通信系統(tǒng)安全性方面的體制性缺陷。通過對一些典型混沌保密通信系統(tǒng)的破解實算，充分證實了這一缺陷的存在，即使采用更復(fù)雜的超混沌系統(tǒng)也不能使之免受參數(shù)辨識的攻擊。在揭示混沌保密通信體制性安全缺陷的同時，我們還澄清了一些模糊的概念性問題，比如混沌同步對參數(shù)匹配的敏感性與混沌系統(tǒng)對參數(shù)的敏感性不是一回事，那么基于混沌同步的保密通信方法并未達(dá)到利用混沌對參數(shù)敏感性的初衷。實算中發(fā)現(xiàn)，信息信號

4、強(qiáng)度不影響其所能達(dá)到的保密度，這與密碼學(xué)的結(jié)論是一致的。特別地，對下.Yang基于混沌的保密系統(tǒng)的分析和評佑表明.這_一~~目.，...，~.~曰側(cè)一—一ABSTRACTAsoneofthemostgreatestdiscoverofthe20thcenturychaoshasbroughtnewthreatsandchallengestoscienceengineeringeconomicsandevenphilosophyandwi

5、llbringmoreinthefuture.Thechallengeitbringstoengineeringdomainistohowtoharnesschaos.Themostsignificantfruitsinthisdomainareapplicationsofchaoscontrolandchaossynchronization.Sincethecriticalimprovementintheresearchofchaos

6、synchronizationphenomenoninearly90slastcenturyitbecomespossibletoconstructsecurecommunicationsbasedonchaoticsystemstoexploreitspotentialvirtuesofsensitivitytoinitialconditionscontinuousspectrumetc..Howeveralongwithinvent

7、ionsofvariousschemesofsecurecommunicationbasedonchaoswhatdegreeofprivacyitcanachievebecomesquestionableandmoreimportant.Althoughsomeresearchershascrackedseveralsecurecommunicationschemesbasedonlowdimensionalchaoticsystem

8、svianonlineardynamicalanalysisthesecrackdidnttouchtheessenceofsecrecypossessedbychaossecurecommunicationschemes.Thatistosaywhetheritcanprovidehighprivacywhensuperchaosorhighdimensionalchaosareintroducedisstillquestionabl

9、eevenitcanresistthesekindofattacks.Fromtheviewofcryp七ography七oevaluatethesecrecyofacryptosys七emitsstructureissupposedknowntoothereavesdroppers.Todiscussthesecrecyofchaossecurecommunicationschemeitalsomustbebasedonthissoc

10、alledKirch哎principlei.e.thestructureisknowntoothers.Thus七h(yuǎn)eevaluationoftheprivacyofaparticularcryptosystemisequivalenttothesecrecyofthesecretekeys.Intheframeofgeneralsynchronizationitwasfoundthattheparametersestimationpr