超混沌序列的应用与性能分析论文

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1、超混沌序列的应用与性能分析毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.2国内外研究状况11.3研究的目的和意义21.4主要研究工作和结构安排2第2章混沌系统及混沌序列的研究32.1混沌的概念与定义32.2混沌的特性52.3混沌和超混沌系统62.4混沌序列72.5本章小结7第3章超混沌系统及超混沌序列的生成83.1CNN超混沌系统仿真83.2超混沌序列生成113.2.1分位阈值法113.2.2整体阈值法123.2.3跳动阈值法153.2.4四进制法173.2.5区间采样法183.

2、3本章小结19第4章超混沌序列随机性分析214.1单比特测试214.2扑克测试224.3游程测试244.4长游程测试264.5相关性检测27I4.6本章小结29第5章基于超混沌序列图像加密的研究305.1超混沌序列图像加密原理305.2超混沌图像加密算法设计315.3基于超混沌序列图像加密仿真325.4本章小结33结论34参考文献36致谢38附录139附录243附录347附录455附录569I第1章绪论第1章绪论1.1课题背景混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动，一个确定性理论描述的系统，其

3、行为却表现为不确定性－－不可重复、不可预测，这就是混沌系统。混沌序列是一种性能优良的伪随机序列，具有良好随机性、相关性和复杂性，对初始条件极端敏感，且来源丰富，生成方法简单，而且通过映射函数、生成规则以及初始条件便能确定一个几乎无法破译的加密序列等特点，使得混沌加密受到越来越多的关注，并广泛应用于保密通信领域[1]。自1989年英国数学家Matthews首次提出以Logistics映射作为序列密钥生成器，将混沌系统用于信息加密以来，具有一个正的Lyapunov指数的低维混沌系统序列加密已得到广泛研究应用

4、。但低维混沌系统有着如系统的动力特性相对比较简单、确定序列的参数少、密钥简单、安全性不高等缺陷。近年来的研究表明，低维混沌序列的保密性是不够的，要达到所要求的密码强度，一种有效的解决方法是采用两个或两个以上的大于零的Lyapunov指数的超混沌时序对信息加密。超混沌序列是一种特殊的混沌系统，通常具有两个或两个以上正的Lyapunov指数的混沌系统称为超混沌系统。正的Lyapunov指数越多，系统轨道不稳定的方向越多，系统的随机性越强，其抗破译能力越高。因此，它们更适合于信息加密。1.2国内外研究状况目前

5、，国际上正在探讨使用一些非传统的方法进行信息加密与隐藏，其中混沌理论就是被采纳和得到广泛应用的方法之一。混沌加密是近年来兴起的一个研究课题，基于混沌理论的保密通信、信息加密和信息隐藏技术的研究已成为国际非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题之一，也是国际上高科技研究的一个新领域，基于混沌理论的密码学近来成为很热门的科学[2]。85第1章绪论由于混沌在信息安全中的应用都是要利用混沌系统的随机特性，大都体现在通过量化后的随机序列的性能上，因此生成随机序列的随机性将直接影响到系统的安全性，所以混沌

6、量化是其应用的第一步，也是最关键一步。本文从混沌量化算法的原理入手，分析与比较当前主要的混沌量化算法，通过相关检验比较各种算法的优劣，最后从生成密码学安全的伪随机角度，在对提出算法的分析和测试。1.3研究的目的和意义众所周知，混沌信号是由确定性方程产生的类似随机宽频谱信号，具有优良的相关特性。混沌序列复杂、难以长期预测，其来源丰富，并且只需更改系统参数和状态初值即可获得大量的优良序列，因此混沌序列加密受到越来越多的关注，特别适合在保密通信和信息加密领域中应用。1.4主要研究工作和结构安排本文针对超混沌系

7、统四阶细胞神经网络CNN进行研究，主要研究了超混沌系统仿真、混沌序列生成、序列随机性检测及其在图像加密中的应用等问题。论文具体结构如下：第1章为绪论部分，首先研究了课题背景及混沌学发展的概况，之后深刻地描述了混沌研究的目的和意义，最后对论文结构安排进行说明。第2章是对混沌系统及混沌序列的研究，研究了混沌相关原理、混沌的定义及其特性。然后研究了混沌和超混沌系统理论，举出简单的混沌系统模型。最后是混沌序列理论的简述及其在加密信息中的优势。第3章运用Matlab仿真出了超混沌系统（CNN）相吸引子，并采用了分

8、位阈值法、整体阈值法、跳动阈值法、四进制法、区间采样法等五种方法生成超混沌序列。而且对于前三种生成方法，有优化环节，使序列的随机性更好。第4章实现了对超混沌二值序列随机性的检测。检测方法有单比特测试、扑克测试、游程测试、相关性检测、长游程测试，检测后分别对其测试结果进行分析比较。第5章仿真超混沌序列对图像进行加解密过程。采用原图像生成数值与超混沌序列进行异或操作，实现了对图像的加密过程。实验结果证明，算法简单易行，安全性好。85第2章混沌系