超混沌序列的應用與性能分析畢業(yè)論文

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1、超混沌序列的應用與性能分析畢業(yè)論文目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題背景11.2國內(nèi)外研究狀況11.3研究的目的和意義21.4主要研究工作和結構安排2第2章混沌系統(tǒng)及混沌序列的研究32.1混沌的概念與定義32.2混沌的特性52.3混沌和超混沌系統(tǒng)62.4混沌序列72.5本章小結7第3章超混沌系統(tǒng)及超混沌序列的生成83.1CNN超混沌系統(tǒng)仿真83.2超混沌序列生成113.2.1分位閾值法113.2.2整體閾值法123.2.3跳動閾值法153.2.4四進制法173.2.5區(qū)間采樣法183.3本章小結19第4章超混沌序列隨機性分析214.1單比特測試214.2撲克測試

2、224.3游程測試244.4長游程測試264.5相關性檢測27I4.6本章小結29第5章基于超混沌序列圖像加密的研究305.1超混沌序列圖像加密原理305.2超混沌圖像加密算法設計315.3基于超混沌序列圖像加密仿真325.4本章小結33結論34參考文獻36致謝38附錄139附錄243附錄347附錄455附錄569I第1章緒論第1章緒論1.1課題背景混沌是指發(fā)生在確定性系統(tǒng)中的貌似隨機的不規(guī)則運動，一個確定性理論描述的系統(tǒng)，其行為卻表現(xiàn)為不確定性－－不可重復、不可預測，這就是混沌系統(tǒng)?；煦缧蛄惺且环N性能優(yōu)良的偽隨機序列，具有良好隨機性、相關性和復雜性，對初始條件極端敏感，且來源豐

3、富，生成方法簡單，而且通過映射函數(shù)、生成規(guī)則以及初始條件便能確定一個幾乎無法破譯的加密序列等特點，使得混沌加密受到越來越多的關注，并廣泛應用于保密通信領域[1]。自1989年英國數(shù)學家Matthews首次提出以Logistics映射作為序列密鑰生成器，將混沌系統(tǒng)用于信息加密以來，具有一個正的Lyapunov指數(shù)的低維混沌系統(tǒng)序列加密已得到廣泛研究應用。但低維混沌系統(tǒng)有著如系統(tǒng)的動力特性相對比較簡單、確定序列的參數(shù)少、密鑰簡單、安全性不高等缺陷。近年來的研究表明，低維混沌序列的保密性是不夠的，要達到所要求的密碼強度，一種有效的解決方法是采用兩個或兩個以上的大于零的Lyapunov指

4、數(shù)的超混沌時序對信息加密。超混沌序列是一種特殊的混沌系統(tǒng)，通常具有兩個或兩個以上正的Lyapunov指數(shù)的混沌系統(tǒng)稱為超混沌系統(tǒng)。正的Lyapunov指數(shù)越多，系統(tǒng)軌道不穩(wěn)定的方向越多，系統(tǒng)的隨機性越強，其抗破譯能力越高。因此，它們更適合于信息加密。1.2國內(nèi)外研究狀況目前，國際上正在探討使用一些非傳統(tǒng)的方法進行信息加密與隱藏，其中混沌理論就是被采納和得到廣泛應用的方法之一?；煦缂用苁墙陙砼d起的一個研究課題，基于混沌理論的保密通信、信息加密和信息隱藏技術的研究已成為國際非線性科學和信息科學兩個領域交叉融合的熱門前沿課題之一，也是國際上高科技研究的一個新領域，基于混沌理論的密碼學

5、近來成為很熱門的科學[2]。85第1章緒論由于混沌在信息安全中的應用都是要利用混沌系統(tǒng)的隨機特性，大都體現(xiàn)在通過量化后的隨機序列的性能上，因此生成隨機序列的隨機性將直接影響到系統(tǒng)的安全性，所以混沌量化是其應用的第一步，也是最關鍵一步。本文從混沌量化算法的原理入手，分析與比較當前主要的混沌量化算法，通過相關檢驗比較各種算法的優(yōu)劣，最后從生成密碼學安全的偽隨機角度，在對提出算法的分析和測試。1.3研究的目的和意義眾所周知，混沌信號是由確定性方程產(chǎn)生的類似隨機寬頻譜信號，具有優(yōu)良的相關特性。混沌序列復雜、難以長期預測，其來源豐富，并且只需更改系統(tǒng)參數(shù)和狀態(tài)初值即可獲得大量的優(yōu)良序列，因

6、此混沌序列加密受到越來越多的關注，特別適合在保密通信和信息加密領域中應用。1.4主要研究工作和結構安排本文針對超混沌系統(tǒng)四階細胞神經(jīng)網(wǎng)絡CNN進行研究，主要研究了超混沌系統(tǒng)仿真、混沌序列生成、序列隨機性檢測及其在圖像加密中的應用等問題。論文具體結構如下：第1章為緒論部分，首先研究了課題背景及混沌學發(fā)展的概況，之后深刻地描述了混沌研究的目的和意義，最后對論文結構安排進行說明。第2章是對混沌系統(tǒng)及混沌序列的研究，研究了混沌相關原理、混沌的定義及其特性。然后研究了混沌和超混沌系統(tǒng)理論，舉出簡單的混沌系統(tǒng)模型。最后是混沌序列理論的簡述及其在加密信息中的優(yōu)勢。第3章運用Matlab仿真出了

7、超混沌系統(tǒng)（CNN）相吸引子，并采用了分位閾值法、整體閾值法、跳動閾值法、四進制法、區(qū)間采樣法等五種方法生成超混沌序列。而且對于前三種生成方法，有優(yōu)化環(huán)節(jié)，使序列的隨機性更好。第4章實現(xiàn)了對超混沌二值序列隨機性的檢測。檢測方法有單比特測試、撲克測試、游程測試、相關性檢測、長游程測試，檢測后分別對其測試結果進行分析比較。第5章仿真超混沌序列對圖像進行加解密過程。采用原圖像生成數(shù)值與超混沌序列進行異或操作，實現(xiàn)了對圖像的加密過程。實驗結果證明，算法簡單易行，安全性好。85第2章混沌系