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

1、摘要混沌作為20世紀最大的發(fā)現之一，已經和即將給科學、工程、經濟學乃至哲學等各個領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在兩個方面:混沌控制和混沌同步。自上個世紀90年代初對于混沌系統(tǒng)同步的研究取得突破性進展之后，人們希望利用混沌對初始條件敏感、具有連續(xù)頻譜等特性實現具有高強度保密性的混沌通信系統(tǒng)的愿望成為可能?！欢?，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到的機

2、密性的質疑。一些學者從非線性動力學的角度出發(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，不能回答當采用更為復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。本文從密碼學的Kirchhoff準則出發(fā)，在已知保密通信系統(tǒng)結構的前提下來討論其保密性能。通過理論推導并結合具體的數值算例，我們發(fā)現，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)的參數進行辨識，其實質是對其(虛擬)

3、混沌完全同步子系統(tǒng)參數的辨識。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，即使采用更復雜的超混沌系統(tǒng)也不能使之免受參數辨識的攻擊。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匹配的敏感性與混沌系統(tǒng)對參數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到利用混沌對參數敏感性的初衷。實算中發(fā)現，信息信號

4、強度不影響其所能達到的保密度，這與密碼學的結論是一致的。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heevaluationoftheprivacyofaparticularcryptosystemisequivalenttothesecrecyofthesecretekeys.Intheframeofgeneralsynchronizationitwasfoundthattheparametersestimationpr