超混沌系统同步及复合加密方案研究

摘要

非线性科学是一门研究非线性现象共性的基础科学，其中混沌理论是非线性科学的一个重要分支。混沌作为一种特有非线性现象，有许多值得利用的性质，如：具有良好的伪随机特性、轨道的不可预测性和对初始状态及结构参数的极端敏感性等一系列优良特性，这些特性与传统的密码学的许多要求是相吻合的。同时研究也发现混沌与保密通信领域也存在着联系。混沌同步与保密通信成为非线性学科领域的一大研究热点，本文研究了超混沌系统同步方法和在Ad hoc网络中应用复合加密方案的相关问题，取得了如下成果： 首先，本文研究了超混沌系统(如超混沌Chen系统、R(o)ssler系统)同步的非线性观测器设计问题，基于Lyapunov稳定性理论，给出了具有普适性的一类非线性观测器的设计，实现了超混沌系统自同步和异结构同步，并将其另一种同步即广义同步应用在保密通信中，以混沌掩盖法为例，进行了超混沌Chen系统同步保密通信的仿真实验。 随后本文基于超混沌加密技术和椭圆曲线公钥密码体制(Elliptic Curves Cryptography，ECC)，提出了一种加强移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Networks，MANET)安全性的复合加密方案。主要的工作：一是提出并仿真证明此种加密方案运用于具有无基站，资源信息量小等特点的Ad hoc网络上的可行性；二是以自适应同步方法增加控制器，使得超混沌系统加密与椭圆曲线公钥体制结合成为可能，更增加了安全性。结果表明该复合加密方案应用于Ad hoc网络上具有更强的健壮性、有效性和资源利用率，能实现复杂性低的协议。

目录

文摘

英文文摘

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引 言

1混沌理论概述

1.1混沌和超混沌的起源与发展

1.2混沌和超混沌的定义与基本性质

1.3混沌保密通信及数字化混沌密码

1.3.1混沌保密通信概述

1.3.2数字化混沌密码简述

1.4本章小结

2引用原理及方法介绍

2.1 Lyapunov稳定性分析

2.2混沌和超混沌同步原理及方法

2.2.1混沌同步原理

2.2.2混沌同步方法

2.2.3超混沌同步原理及方法

2.3本章小结

3超混沌系统同步的非线性观测器设计及在保密通信中的应用

3.1准备知识

3.1.1混沌通信方式

3.1.2混沌掩盖技术

3.1.3基于观测器的同步方法

3.2超混沌Chen系统的描述

3.3基于特定观测器方法的超混沌Chen系统的自同步与异结构同步

3.3.1 自同步

3.3.2异结构同步

3.3.3 数值模拟

3.4一种基于普适性非线性观测器的超混沌同步保密通信方案

3.4.1 具有普适性的非线性观测器的设计

3.4.2新的超混沌保密通信方案

3.4.3仿真实验

3.5本章小结

4一种复合加密方案及其在Ad Hoc网络中的应用

4.1准备知识

4.1.1 Ad hoc网络结构

4.1.2混沌调制技术

4.1.3超混沌加密技术简介

4.2密码学理论介绍

4.2.1消息和加密

4.2.2算法和密钥

4.2.3密码分析

4.3超混沌广义H(e)non系统描述

4.4 ECC与应用于Ad Hoc的优异性描述

4.4.1 ECC描述

4.4.2 ECC用于Ad hoc的优点描述

4.5超混沌自适应同步方法

4.6基于有限域上椭圆曲线的Ad hoc网络密钥管理

4.7加密方案

4.8数值仿真结果

4.9本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢