基于混沌系統(tǒng)相空間運動的保密通信研究

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1、工學(xué)博士學(xué)位論文基于混沌系統(tǒng)相空間運動的保密通信研究孫廣明哈爾濱理工大學(xué)２０１８年５月工學(xué)博士學(xué)位論文基于混沌系統(tǒng)相空間運動的保密通信研究孫廣明哈爾濱理工大學(xué)2018年05月國內(nèi)圖書分類號：TP391.4工學(xué)博士學(xué)位論文基于混沌系統(tǒng)相空間運動的保密通信研究博士研究生：孫廣明導(dǎo)師：黃金杰申請學(xué)位級別：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：計算機軟件與理論所在單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院答辯日期：2018年5月授予學(xué)位單位：哈爾濱理工大學(xué)ClassifiedIndex：TP391.4DissertationfortheDoctorateinEngineeringResearchon

2、securecommunicationbasedonphasespacemotionofchaoticsystemCandidate：SunGuang-mingSupervisor：HuangJin-jieAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：ComputersoftwareandtheoryDateofOralExamination：May，2018University：HarbinUniversityofScienceandTechnology摘要隨著非線性動力系統(tǒng)領(lǐng)域研究的深入，各國學(xué)者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)新的混沌

3、系統(tǒng)，但對混沌系統(tǒng)族群的演化和形成問題的研究較少。目前，對混沌同步和混沌保密通信系統(tǒng)的研究，集中在有限幾個信道的保密通信研究。隨著信息系統(tǒng)的日益復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興技術(shù)的推廣，通信系統(tǒng)的信號通道的越來越多。對于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的保密通信的研究，已成為計算機、通信和工業(yè)自動化領(lǐng)域的重要課題和研究熱點之一。目前，大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等對多元異構(gòu)數(shù)據(jù)通信提出了新的要求，分布式、多信道、并行傳輸?shù)痊F(xiàn)代通信系統(tǒng)特征的信息安全問題受到關(guān)注。本文重點研究了混沌系統(tǒng)在相空間的轉(zhuǎn)動、點對稱運動問題，構(gòu)建了兩種混沌系統(tǒng)群的形成與演化的方法。從單信道的保密通信方法的研究出發(fā)，基于混沌系統(tǒng)群的統(tǒng)一同

4、步研究，對多信道，復(fù)雜通信系統(tǒng)的混沌保密通信問題進行了研究。論文的主要工作如下：針對單信道保密通信問題進行了研究。構(gòu)造了一個新的三維混沌動力學(xué)系統(tǒng)Sun-Huang混沌，并對其動力學(xué)特性進行分析。分析了Sun-Huang混沌系統(tǒng)的平衡點，Lyapunov指數(shù)、Poincare界面、Kolmogorov熵等混沌特征，建立了Sun-Huang混沌系統(tǒng)在相空間中圍繞Z坐標軸以固定角度轉(zhuǎn)動的同步模型，提出一種通過混沌信號切換產(chǎn)生秘鑰的保密通信方案。針對分布式、多信道、并行傳輸?shù)痊F(xiàn)代通信系統(tǒng)特征的復(fù)雜系統(tǒng)保密通信的問題進行了研究。提出了一種由混沌系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動運動演化混沌系統(tǒng)群的方法，設(shè)計了

5、轉(zhuǎn)動混沌系統(tǒng)群同步控制器使其實現(xiàn)統(tǒng)一同步。提出了適合分布式、多信道、并行傳輸?shù)忍卣鞯膹?fù)雜通信系統(tǒng)的保密方案，采用差異化混沌子系統(tǒng)對通道信號混疊，以保證每個通道的采用不同的混沌系統(tǒng)進行獨立加密，并進行了仿真和驗證。針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的保密通信問題進行了研究?；诨煦缦到y(tǒng)的相空間時變角度轉(zhuǎn)動的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了時變同步的控制器，使得時變轉(zhuǎn)動混沌系統(tǒng)群統(tǒng)一同步。在此基礎(chǔ)上，提出了一種多傳感器網(wǎng)絡(luò)時變混沌通信方案，進行了仿真驗證。針對多信道復(fù)雜系統(tǒng)保密通信的問題進行了研究。構(gòu)建了關(guān)于相空間點群對稱的混沌系統(tǒng)群的演化模型。設(shè)計了點對稱混沌系統(tǒng)群反同步控制器使其實現(xiàn)統(tǒng)一反同步，并通過混沌電路形式

6、實現(xiàn)。提出了一種適合多信道系統(tǒng)I的混沌保密方法，采用發(fā)送端的每個混沌系統(tǒng)均不相同，具有不依賴單個信道發(fā)送端混沌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點。關(guān)鍵詞保密通信,混沌系統(tǒng)群,混沌同步,相空間運動IIResearchonsecurecommunicationbasedonphasespacemotionofchaoticsystemAbstractWiththedeepresearchinthefieldofnonlineardynamicsystems,newchaoticsystemshavebeendiscoveredbyscholarsinvariouscountries,butfewstu

7、dieshavebeenmadeontheevolutionandformationofchaoticsystems.Atpresent,theresearchonchaoticsynchronizationandchaoticsecurecommunicationsystemisfocusedonthelimitedchannelsecurecommunicationresearch.Withtheincreasingcomplexityofinformationsystems,thepo