基于光学超混沌系统和复杂网络的多信道保密通信

摘要

随着信息时代的到来，通信的安全问题也越来越受到重视。重要信息（如军事情报、金融信息、个人隐私等）的泄露可能会造成严重的后果，所以信息的保密研究成为一个备受关注的课题，也具有重要的意义。 本文的主要工作有： (1)简要介绍了保密通信的重要性及基本原理，概述了混沌的特点和混沌同步的方法，重点归纳了基于混沌同步实现保密通信的技术。最后，阐述了保密通信研究的现状和进展。 (2)用双环掺铒光纤激光器和腔内倍频多模Nd∶YAG激光器等超混沌系统，进行多信道保密通信的研究。分析了两个超混沌系统的混沌特性，理论分析了两个超系统之间多信道保密通信的基本原理。利用混沌参数调制及自适应同步的方法，设计了同步控制器和信号更新法则。数值模拟结果显示，基于拓扑异构的双环掺铒光纤激光器和腔内倍频多模Nd∶YAG激光器等超混沌系统，实现了多信道保密信息的传输，接收端无失真地解调和识别出保密信息。同时，证明了响应时间与信道数目（1～3个信道）、信号的类型（模拟信号、数字信号）和信号的参数（不同的频率和幅度）等无关。 (3)用2N个双环掺铒光纤激光器作为两个星形网络的节点，而且发射网络的每个节点加载了多信道保密信息，理论和数值研究了复杂网络之间的保密通信。结果显示，两个星形网络之间的各个节点即可以随机耦合和链接，发射网络的所有节点也可以同时发送多信道保密信息。并且，接收网络都可以获得无失真的保密信息，提高了信息传输的效率。 (4)利用N个双环掺铒光纤激光器和N个腔内倍频多模Nd∶YAG激光器分别作为复杂网络的节点，组成两个结构相同的星形网络。研究了星形网络之间多信道保密信号的传输特性。给出了网络同步控制器和信号更新法则，实现了异构超混沌节点、同构星形网络之间的多信道保密通信。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 保密通信的意义

1．2 混沌保密通信

1．2．1 混沌意义与应用

1．2．2 混沌保密通信的可行性

1．2．3 混沌同步

1．2．4 混沌保密通讯的方法

1．3 基于混沌系统实现保密通信研究的国内外进展

1．3．1 保密通信发展

1．3．2 网络保密通信发展

1．4 本论文的研究工作和结构安排

2 异结构超混沌系统间的多信道保密通信

2．1 引言

2．2 一般原理

2．3 双环掺铒光纤激光器超混沌特性

2．4 腔内倍频Nd：YAG激光器混沌系统

2．5 双环掺铒光纤激光器和Nd：YAG激光器之间的多信道保密通信

2．6 两个超混沌异构系统之间多信道保密通信的数值研究

2．6．1 多信道模拟信号的保密通信

2．6．2 多信道数字信号的保密通信

3 双环掺铒光纤激光器组成的复杂网络之间的保密通信

3．1 概述

3．2 复杂网络之间保密通信的一般原理

3．3 星形网络之间的同步保密通信

3．4 数值模拟

3．4．1 网络两个节点间的保密信号传输

3．4．2 星形网络间节点同时传输信号

4 不同节点组成的复杂网络间的保密通信

4．1 不同节点组成的星形网络间的保密通信原理

4．2 数值模拟

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

5．2．1 超混沌系统变形同步实现多信道保密通信

5．2．2 复杂网络的随机链接

5．2．3 图像加密传输

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢