噪声引导的二维超混沌同步系统设计及FPGA实现

摘要

互联网技术的高速发展以及云计算普及的时代，网络信息安全是关系到国家安全、经济发展、社会稳定、个人隐私的重要问题，而身份认证技术作为信息安全的门户，对于提高网络通信质量具有深远的意义。随着计算机应用技术的发展和硬件设计技术的日趋成熟，身份认证技术的可靠性引起了高度重视和关注。
　　 在传统身份认证过程中，认证机制大多采用在通信过程中直接传输用户信息，由于认证系统本身存在的漏洞或者各种反制技术的升级，很容易造成信息窃取或者泄露的后果，以此为突破点本文提出了一种噪声引导的二维超混沌同步机制，利用物理模型中的混沌原理，对这种认证机制加以改进，重点解决通信过程中的存在的安全隐患以提高通信服务质量。
　　 噪声引导的二维超混沌同步系统只在通信过程中传输随机的噪声信号，完全不涉及用户信息，而在客户端和服务器端本地实现用户信息的提取，这种机制一方面由于噪声信号是不具周期性和无规则的随机数，另一方面在通信过程中完全窃取不到用户信息，因此安全可靠性较高。
　　 本文进行了整体设计和各个功能模块的需求分析，确定以C/S模式划分功能模块。系统通过软硬件技术，尤其是客户端采用FPGA进行高速网络通信设计，利用VHDL语言实现了混沌算法的硬件逻辑功能，通过在硬件平台上进行相应的操作系统选择移植和应用软件的设计和开发计算机软件应用程序，设计出一种高速率、高可靠性的实现方案，有效解决了高速网络通信过程中的安全隐患问题。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

第一节 研究背景

第二节 研究现状

第三节 研究内容及意义

1.3.1 研究目标及意义

1.3.2 研究内容及论文组织结构

第二章 XilinX FPGA设计基础

第一节 FPGA芯片结构

第二节 硬件描述语言VHDL

第三节 Xilinx ISE开发套件

第四节 MicroBlaze软核体系结构

第五节 本章小结

第三章 噪声引导的二维超混沌系统总体架构

第一节 系统设计概要

第二节 系统总体结构

第三节 同步系统功能模块划分

3.3.1 认证协议

3.3.2 PC端设计功能划分

3.3.3 FPGA设计功能划分

第四节 本章小结

第四章 噪声引导的二维超混沌同步系统硬件设计

第一节 系统FPGA硬件设计

4.1.1 开发板核心功能模块

4.1.2 IP核设计技术

第二节 同步IP核设计

4.2.1 噪声引导的二维超混沌同步算法

4.2.2 算法的VHDL实现

4.2.3 算法IP核的FSL总线封装

第三节 本章小结

第五章 噪声引导的二维超混沌同步系统软件设计与实现

第一节 客户端软件开发

第二节 服务器端软件应用程序

5.2.1 服务器混沌系统算法实现

5.2.2 网络通信实现

第三节 本章小结

第六章 测试、实施与运行

第一节 系统通信测试结果及分析

第二节 算法测试结果及分析

第三节 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、学术论文与研究成果