混沌保密通信的研究概況與展望

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1、方錦清中國原子能科學(xué)研究院2010、7、26混沌通信研究的若干進(jìn)展報(bào)告提綱一.歷史回顧及研究概況三.展望：研究方向與發(fā)展前景二.若干主要課題和關(guān)鍵技術(shù)(10)保密通信簡介通信是國家的生命線，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代更需要保密通信標(biāo)志之三國內(nèi)外多次出版混沌通信?？蛯Ｖ鞣N混沌應(yīng)用專利遍及眾多領(lǐng)域。我國有些項(xiàng)目獲得國家省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)志之一國際上積極推進(jìn)了一系列混沌保密通信的重大研究計(jì)劃，并取得了長足進(jìn)展和豐碩的成果。標(biāo)志之二1998年研究幾何與混沌的麥克·馬倫獲菲爾茲獎(jiǎng)。各國混沌成果獎(jiǎng).歷史回顧20年來穩(wěn)健發(fā)展的重要標(biāo)志1998年美國國防部部資助3個(gè)大學(xué)

2、交叉聯(lián)合項(xiàng)目（簡稱MURI,三家大學(xué)是UCSD/UCLA/Stanford），其課題有“基于非線性動(dòng)力學(xué)的數(shù)字通信裝置”，以及“利用混沌通信的基礎(chǔ)理論課題”，“混沌通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)性課題”等;1999年美國陸軍研究處、美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室與空軍科研處共同資助斯坦福大學(xué)和加州大學(xué)合作研究混沌通信計(jì)劃：“基于半導(dǎo)體激光器在自由空間的混沌通信”，等等，都取得了突出成果。其中，N.F.Rulkov小組提出的混沌脈沖定位調(diào)制(CPPM)進(jìn)行數(shù)字通信的方案，克服了通信通道中對(duì)噪聲的敏感性和崎變性，具有良好的通信性能。1990年是非線性/混沌科學(xué)非凡的

3、一年,混沌控制(OGY)與同步(Pecorra,Carroll)取得了突破性進(jìn)展,同時(shí)拉開了國際上混沌保密通信技術(shù)及其應(yīng)用的序幕，歐盟第五屆科技框架計(jì)劃于2001年9月1日至2004年8月31日設(shè)立了OCCULT計(jì)劃，重點(diǎn)研究利用半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)混沌光通信。2005年9月，參與OCCULT項(xiàng)目的意大利研究者Annovazzi-Lodi等人實(shí)現(xiàn)了電視視頻信號(hào)在1.2km短距離光纖中的混沌保密通信。同年11月，歐洲OCCULT項(xiàng)目的研究小組在希臘雅典城借用總長為120km的商用光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸速率為1Gb/s、誤碼率為10-7的混

4、沌保密通信，激起了世人不小的反響和關(guān)注，窺見了混沌通信的曙光。2006年10月1日至2009年9月30日歐盟第六屆科技框架計(jì)劃啟動(dòng)了PICASSO計(jì)劃，重點(diǎn)對(duì)混沌通信系統(tǒng)中的有源和無源器件進(jìn)行研制，旨在提供可實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用的混沌通信系統(tǒng)。我國從90年代以來一直跟蹤國外該領(lǐng)域的研究，每年國家自然科學(xué)基金資助一些混沌通信的面上基金、青年基金和一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目，以及信息產(chǎn)業(yè)部科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目。這些與國外相比，我國重視不夠，支持力度遠(yuǎn)不如國外，迄今缺乏國家級(jí)的重大研究項(xiàng)目。即使如此，我國在該領(lǐng)域也取得了與國家上可以媲美的進(jìn)展。歐盟科技第七框架計(jì)劃（

5、2007-2013）投資501.82億歐元，國家合作領(lǐng)域的10個(gè)主題中第③是信息通訊技術(shù)，繼續(xù)網(wǎng)絡(luò)信息安全課題密切相關(guān)。2008年，參與PICASSO計(jì)劃小組研制出能夠產(chǎn)生寬帶混沌的光子集成器件，作為實(shí)用的混沌發(fā)射機(jī)。歐盟科技第七框架計(jì)劃（2007-2013）投資501.82億歐元，國家合作領(lǐng)域的10個(gè)主題中第③是信息通訊技術(shù)，繼續(xù)網(wǎng)絡(luò)信息安全課題密切相關(guān)。1998年研究幾何與混沌的柯蒂斯·麥克·馬倫(CurtisTMcMullen)獲菲爾茲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)，雄辯地說明了混沌科學(xué)理論的重要地位。混沌和分形理論密不可分，混沌、分形理論、計(jì)算機(jī)理論

6、和現(xiàn)代通信理論的結(jié)合在混沌保密通信中發(fā)揮了重大作用，應(yīng)用前景巨大?？碌偎埂溈恕ゑR倫，美國人，哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)系教授。在1998年德國柏林獲得菲爾茲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)。http://www.math.harvard.edu/~ctm/混沌應(yīng)用穩(wěn)健發(fā)展的第二個(gè)標(biāo)志2000年五位專家L.Kocarev,G.M.Maggio,M.Ogorzalek,L.Pecora和K.Yao共同主編了“在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中混沌的應(yīng)用”?？?該?？耙浴敝芯俚馗爬ê驮u(píng)論了該領(lǐng)域的最新研究成果，指出:“現(xiàn)在國際上基于混沌的通信系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)處于成熟狀態(tài),已認(rèn)同幾種可行的通信

7、方案頗具特色”,這更加增強(qiáng)了人們的信心,看到了混沌通信美好的發(fā)展前景。國際上著名的“IEEE電路和系統(tǒng)學(xué)報(bào)（I）:基本理論和應(yīng)用”,從2000年開始出版了系列混沌通信應(yīng)用研究的進(jìn)展?？裣群蟪霭媪怂钠诨煦绶矫娴膶］?，IEEE出版了混沌學(xué)在電子與通信工程中應(yīng)用的會(huì)議專輯，國內(nèi)也出版了專刊.這些都充分顯示了混沌通信研究的突出進(jìn)展和廣闊的應(yīng)用前景。2005年12月，希臘、法國、意大利等15個(gè)國家的學(xué)者在Nature雜志上聯(lián)合發(fā)表關(guān)于商用混沌光纖通信系統(tǒng)的快報(bào)無疑為混沌通信技術(shù)實(shí)用注入了強(qiáng)心劑?；煦缤ㄐ偶捌浼颖Ｃ芫€路設(shè)備相關(guān)的專利數(shù)量增加

8、，僅我國混沌混沌應(yīng)用專利約200多項(xiàng)，其中混沌保密通信相關(guān)專利60多項(xiàng)，占混沌應(yīng)用專利總數(shù)的三分之一。我國有些混沌項(xiàng)目獲得國家與省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)1993獲獎(jiǎng)國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)：名稱:實(shí)用符號(hào)動(dòng)力學(xué)及其在耗散系統(tǒng)混沌研究中的應(yīng)用