信息安全日益成為信息社會(huì)的重要問(wèn)題之一,現(xiàn)有的保密通信方法面臨挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)加密機(jī)制并不沖突的物理層安全(Physical Layer Security,PLS)作為開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)(Open System Interconnection,OSI)模型中的最低層,具有資源消耗較小、時(shí)延較小、安全等特點(diǎn),獨(dú)立于系統(tǒng)的上層結(jié)構(gòu),與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)兼容性良好,近年來(lái)的相關(guān)研究如火如荼。混沌保密通信具有成本低、抗噪、安全性高的特性,可融合上層安全機(jī)制建立新型跨層安全體系,在未來(lái)信道開(kāi)放的無(wú)人系統(tǒng)通信中具有廣闊的應(yīng)用前景。物理層安全不再完全依賴于算法的計(jì)算復(fù)雜性,物理過(guò)程的復(fù)雜性成為保障安全性的基礎(chǔ)。混沌系統(tǒng)作為一種典型的非線性動(dòng)力系統(tǒng)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)為保密通信的安全性提供了理論保障。在實(shí)際應(yīng)用中,安全的混沌源是保密系統(tǒng)的核心,是通信系統(tǒng)整體安全的基礎(chǔ)。時(shí)滯混沌系統(tǒng)具有無(wú)窮維的相空間、能夠產(chǎn)生高動(dòng)力學(xué)復(fù)雜度的混沌信號(hào)且實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單,這些優(yōu)良特性使其具有成為實(shí)用化安全混沌源的潛力。立足于時(shí)滯混沌系統(tǒng)在保密通信領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值及國(guó)際研究熱點(diǎn),對(duì)時(shí)滯混沌保密通信進(jìn)行安全性分析,并提出相應(yīng)的解決方案,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。首先,從保密系統(tǒng)分析者的角度出發(fā),在信號(hào)丟失、信息不完整、甚至保密通信雙方僅在離散時(shí)間段發(fā)送混沌信號(hào)等情況下,探討了目前已有的參數(shù)估計(jì)——即密鑰破譯——方法所面臨的挑戰(zhàn)。針對(duì)非時(shí)滯混沌保密通信分析中難以獲取連續(xù)混沌信號(hào)問(wèn)題,以脈沖微分方程的穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ),結(jié)合采樣控制和自適應(yīng)控制方法,提出了新的參數(shù)估計(jì)方法。該方法在所有系統(tǒng)參數(shù)未知的前提下,僅利用混沌源輸出信號(hào)的離散采樣數(shù)據(jù)對(duì)作為非時(shí)滯混沌源密鑰的未知參數(shù)能進(jìn)行有效估計(jì)。分析結(jié)果表明,僅發(fā)送離散信號(hào)(減少系統(tǒng)信息的泄露)的非時(shí)滯混沌保密通信系統(tǒng)仍然存在安全隱患。其次,時(shí)滯混沌系統(tǒng)具有無(wú)窮維的相空間結(jié)構(gòu),其輸出信號(hào)具有更好的隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性,即具有更強(qiáng)的抗攻擊能力。為此,在非時(shí)滯混沌系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)的研究基礎(chǔ)上,針對(duì)時(shí)滯混沌保密通信分析中難以獲取連續(xù)混沌信號(hào)問(wèn)題,以脈沖時(shí)滯微分方程的穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ),結(jié)合采樣控制和自適應(yīng)控制方法,提出了一種新的參數(shù)估計(jì)方法。該方法在時(shí)滯參數(shù)及系統(tǒng)所有其他參數(shù)都未知的情況下,僅利用時(shí)滯混沌源輸出信號(hào)的離散采樣數(shù)據(jù)對(duì)作為時(shí)滯混沌源密鑰的未知參數(shù)能進(jìn)行有效估計(jì)。分析結(jié)果表明,在非時(shí)滯混沌保密通信系統(tǒng)中饋入時(shí)滯反饋?lái)?xiàng),使混沌源具有更為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性,同時(shí)僅發(fā)送離散信號(hào),減少系統(tǒng)信息的泄露,也未能有效提高保密通信系統(tǒng)的安全性。最后,從保密系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度出發(fā),針對(duì)時(shí)滯混沌源所存在的安全隱患,提出了一種時(shí)滯躍變的混沌源構(gòu)造方案。構(gòu)造了時(shí)滯躍變的Chen混沌源,仿真分析了時(shí)滯躍變的Chen混沌源的動(dòng)力學(xué)特性,并與原Chen混沌源進(jìn)行了比較;對(duì)其反參數(shù)估計(jì)能力進(jìn)行了仿真分析,分析結(jié)果表明能有效抵抗基于數(shù)學(xué)分析的參數(shù)估計(jì)方法。隨后將此方案擴(kuò)展到了激光混沌源的構(gòu)造,基于光切換技術(shù)設(shè)計(jì)了時(shí)滯躍變的Ikeda型激光混沌源,仿真分析了時(shí)滯躍變的Ikeda激光混沌源的動(dòng)力學(xué)特性,并與原Ikeda激光混沌源進(jìn)行了比較;對(duì)其反參數(shù)估計(jì)能力進(jìn)行了仿真分析,分析結(jié)果表明能有效抵抗基于統(tǒng)計(jì)分析的參數(shù)估計(jì)方法。在能抵抗統(tǒng)計(jì)分析的前提下,給出了模型的最優(yōu)參數(shù)配置。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN918;O415.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 韓建群;劉允峰;;一種基于三維杜芬系統(tǒng)的混沌參數(shù)調(diào)制方法[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2015年07期

2 吳華;王向斌;潘建偉;;量子通信現(xiàn)狀與展望[J];中國(guó)科學(xué):信息科學(xué);2014年03期

3 禹思敏,林清華,丘水生;四維系統(tǒng)中多渦卷混沌與超混沌吸引子的仿真研究[J];物理學(xué)報(bào);2003年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 鄧涯雙;非平穩(wěn)混沌序列密碼的理論與實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 孫光輝;分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)的控制及同步研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2814662