一种实用的混沌保密编码方法new

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1、第34卷第1期电子科技大学学报Vol.34No.12005年2月JournalofUESTofChinaFeb.2005一种实用的混沌保密编码方法张勇，陈天麒，陈滨(电子科技大学电子工程学院成都610054)【摘要】基于实用符号动力学的基础理论，提出了一种实用的混沌保密编码方法，该方法借助于单峰的logistic映射处于混沌吸引子状态时产生的符号序列作为密钥，对信源编码信号进行加密。使用数字可编程芯片TMS320VC5402实现了实时保密编码，并对混沌符号密钥的相似性作了分析。研究表明，该方法在实际应用中具有推广价值。关键词符号动力学;混沌保密;符号密钥;硬件实现中图分

2、类号TN918.4;O157.4文献标识码AAPracticalMethodofChaosSecretCodingZHANGYong，CHENTian-qi，CHENBin(SchoolofElectronicEngineering,UESTofChinaChengdu610054)AbstractBasedonthefoundationtheoryofappliedsymbolicdynamics,wegetapracticalmethodofchaossecretcoding,i.e.usethestrangeattractoroflogisticmaptoprod

3、ucethesymbolsecretkeytomodulatethesourcecode.Then,werealizethereal-timesecretcodingonthedigitalchipTMS320VC5402andanalyzethesimilarityofsymbolsecretkeys.Theresultsshowthatthismethodhasextendedvalueforthepracticalusage.Keywordssymbolicdynamics;chaossecret;symbolsecretkeys;hardwareimplemen

4、t混沌保密通信是混沌应用研究的一个重要课题。基于混沌同步的伴随保密通信方法具有很多不足之处。一方面，用于通信的混沌同步抗噪声和干扰能力太差，研究表明，一旦混沌失去同步，基于混沌同步的混沌保密通信就会失败；另一方面，叠加在同步耦合信号上的有用信号幅度很小，与噪声水平差不多，故同步耦合信号受到噪声污染后，即使收发双方混沌系统仍能够保持同步，也很难恢复出有用信号。这种方法[1]对于几乎不受外部干扰的电路系统同步保密通信是可行的。混沌保密通信的另一种方法是混沌编码通信。相对于伴随通信方法来说，混沌编码通信属于数字通信的范畴。混沌编码通信已有了较深入的研究，主要有基于动力方程的参

5、数区间化编码方法、不同混沌吸引子间的切换编码和混沌序列区间化编码方法等，文献[2]是在蔡氏电路数字通信上实现的。本文提出一种基于实用符号动力学的基础理论符号加密方法。1实用符号动力学[3]符号动力学可以应用于混沌编码。实用动力符号学的主要研究内容包括8方面：1)给出符号序列的排序规则，即比较符号序列大小的规则；2)给出“允字条件”，即判断符号序列是否合法(是否属于允许序列)的规则；3)产生一定长度内所有允许序列的方法；收稿日期：2003−07−02作者简介：张勇(1975−)，男，博士生，主要从事混沌信号处理方面的研究.30电子科技大学学报第34卷4)由已知较短的允许符

6、号序列生成更多更长的合法序列的“合成法则”；5)用符号序列计算拓扑熵、复杂性等特征量的方法；6)给出各种不同周期轨道的数目和总数；7)对于具体的映射，给出计算产生某些类符号字所对应的参数值的方法；8)当动力学系统具有某种对称性的时候，参数变化的过程中会出现轨道对称性质的破缺和恢复，给出描述这些现象的方法等。对于单峰的logistic映射，定义峰点为超稳定点或临界点C，每一个x对应一个符号，记为：sii⎧Rxi>C⎪si=⎨Cxi=C(1)⎪Lx

7、gistic映射：x=μx1(−x)(2)k+1kk式中脚标为时间步进单位。由混沌吸引子的特性，不同的kμ和不同的初始x将会得到完全不同的符号0序列。在实验中，作如下约定：1si=R或si=Cbi=0si=L(3)定义{b}序列为混沌保密编码的混沌序列。i2混沌编码原理混沌编码与通信意义上的信源编码和信道编码不同。信源编码可以视为一种信息压缩的编码方式，信道编码以纠错为目的的抗干扰冗余编码，这两种编码方案在目前数字通信中得到了广泛的应用。混沌编码是以保密为目的的编码方案，一般是对信源编码后的数字信号进行的二次编码，混沌编码建立在符号动力学