基于多层元胞自动机的动态随机耦合映像格系统性能分析

基于多层元胞自动机的时空混沌系统设计了一款用于图像加密的伪随机数发生器.针对现有的基于耦合映像格系统仍存在参数空间有限、局部混沌行为等问题,本文提出一种基于多层元胞自动机的伪随机耦合映像格系统.在初等元胞自动机基础上设计出多层元胞自动机,将耦合系统与多层元胞自动机同时进行迭代,通过自动机的迭代输出得到耦合系统中每个格子的动态耦合方案以及伪随机扰动方法.本文通过分岔图、Kolmogorov Sinai熵和输出序列均匀性对耦合映像格系统进行对比分析,并分析了系统生成序列的随机性和任意两个格之间的相关性.理论分析和实验结果表明,与其它耦合映射格系统相比,该系统具有更好的混沌特性和更大的参数空间,系统生成的序列具有较好的遍历性、均匀性和随机性.研究结果表明该系统在密码学领域具有广阔的应用前景.

混沌密码理论研究与应用新进展

混沌密码研究主要包括混沌序列密码、混沌分组密码和混沌公钥密码。混沌序列密码具有软硬件实现简单、加解密处理速度快、没有或只有有限的错误传播等特点。混沌序列密码的设计方面研究成果极为丰硕,但其安全性分析一般停留在统计性验证分析阶段,而对可证明安全性或其他有条件安全性的证明和分析很少,因此证明混沌序列密码的安全性已成为该领域亟需填补的空白。混沌分组密码的研究颇为成熟,但其整体结构一般受限于Feistel结构、SPN结构、Lai-Massey结构及其变形结构。因此,构建突破传统结构的创新性密码架构成为混沌分组密码亟待解决的关键问题之一。混沌公钥密码的研究相对薄弱,利用混沌系统特有的密码特性和公钥密码系统相结合的混沌公钥密码算法不仅具有理论研究意义,而且具有实际应用价值。混沌系统也被广泛应用于通信传输、语音加密、图像加密和扩频通信等保密通信领域。电、光混沌系统实现简便,其计算复杂性不会随着密钥空间的增大而明显增大,能够为无线通信、物理层链路安全、应用层数据安全等不同场景提供安全保护。

基于扰动时空混沌的三维OFDM星座加密方案

无线通信网络的迅猛发展使得传输信息量迅速增加,这对系统的传输效率和通信安全提出了更高的要求。为满足上述要求,提出了一种基于扰动时空混沌的三维OFDM星座加密方案。首先,设计了一种反馈元胞自动机,以提高元胞自动机的周期性和伪随机性。将反馈元细胞自动机的迭代结果进行归一化后,作为扰动加入时空混沌系统中。通过分岔图、李亚普诺夫指数、回归映射分析和随机性测试,证明了添加该扰动的系统具有良好的混沌特性。其次,设计了一种新的三维16-ary星座图,将星座点之间的最小欧氏距离扩大了6.3%,并结合扰动的时空混沌系统实现了三维星座旋转的物理层调制加密。实验仿真结果表明,与其他三维16-ary星座映射旋转加密算法相比,该算法的误码率性能提高了约1 dB。此外,通过密钥空间、密钥灵敏度和统计攻击的安全分析,证明了其良好的安全性能。

基于可逆元胞自动机加密的扩展码索引调制方案

针对直接序列扩频系统伪随机(Pseudo Noise,PN)码资源有限且码索引调制系统误码率性能下降的问题,提出了一种基于可逆的初等元胞自动机加密的扩展码索引调制方案。首先,针对PN码资源有限的问题,提出使用混沌规则的初等元胞自动机对PN码进行迭代的方案,从而实现扩展PN码的目的;其次,针对码索引调制误码率性能下降的问题,提出了一种可逆元胞自动机加密的码索引调制方案,在发射端,把信息比特切割成调制比特和映射比特,并分别映射为调制符号和扩频码索引,使用对应索引的扩频码对同相分量进行扩频,同时使用可逆元胞自动机对映射比特进行加密,加密后的映射比特为调制符号的正交分量选取对应索引的扩频码进行扩频。仿真与分析结果表明,在相同频谱效率条件下,在加性高斯白噪声信道中,当误码率为10-5时,扩展码索引调制方案的误码率性能优于码索引调制和广义码索引调制方案约2~4 dB,优于非正交码移键控码索引调制方案约0.5 dB。

基于TEE预言机的区块跨链数据安全传输协议

针对当前区块链技术发展过程中,异构区块链之间存在信息孤岛、扩展性不高、数据不能安全互通共享的问题,提出基于可信执行环境(Trusted Execution Environment, TEE)预言机(Oracle)的跨链数据安全传输协议。构建了TEE预言机体系结构,直接为智能合约的跨链操作提供接口,有效降低了存储代价,保证了传输数据的可信度;上述协议包括密钥注册以及数据请求和传输两部分,在数据请求和传输部分采用了基于Curve25519系列椭圆曲线算法,保证了数据跨链传输过程的安全性和机密性。最后,进行了安全性分析以及性能分析。实验结果表明,上述方案吞吐量最高可达1358TPS左右,与文献[9]的中继方案相比提高了600TPS,且可以抵抗重放攻击、更改攻击等。

基于批归一化与注意力机制的图像纹理识别算法

针对传统图像纹理识别方法特征提取繁琐和纹理类间模糊性高、类内区分度低的问题,提出基于批归一化与注意力机制的卷积网络图像纹理识别算法。通过逐层批归一化将分散的数据统一,优化算法损失震荡和梯度消失问题;通过通道域和空间域的注意力机制对图像的关键区域和纹理的关键特征进行突出化表达。实验结果表明,所提算法不仅参数量低、计算速度快,而且在纹理数据集上的识别率达99.84%,超越基准模型和其他网络模型,证明该算法的对图像纹理具有良好的识别效果。

基于扰动法的抗退化数字混沌系统研究

研究数字混沌系统的退化问题对混沌密码学的发展有重要意义,扰动法能有效改善数字混沌系统的退化行为。首次提出对一维Chebyshev混沌系统的全部扰动对象进行扰动的方法,使Chebyshev映射表达式的每一个部分都被扰动源所影响,从而达到抗退化的目的。还对改进方案生成混沌序列的性能进行了对比与分析,结果表明,上述方案在低有限精度情况下不仅大大延长了数字Chebyshev混沌系统周期,使系统的动力学性能得到提高,扩展了密钥空间,可用于混沌密码算法的设计中。

直接序列扩频非正交分组码索引调制技术研究

为了进一步提高传统码索引调制(Code Index Modulation, CIM)的误码率性能和降低伪随机(Pseudo Noise, PN)码索引资源的耗费量,提出非正交分组-码索引调制(Nonorthogonal Grouping-Code Index Modulation, NG-CIM)方案。NG-CIM在发送端将每一个传输时隙并行分为调制块和映射块,调制块通过比特分组后映射成为多组调制符号,映射块为各组调制符号的正交分量和同相分量索引相同的PN码进行直接序列扩频传输。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道中,随着频谱效率的提升,NG-CIM的误码率性能较CIM有着约2~4dB的改善,同时PN码资源的耗费量也大大减少。

基于变参数的logistic混沌系统图像加密算法

传统基于混沌的加密体制一般会使用固定的参数,对系统轨道的分析和破译使得算法的安全性不高。针对此类问题提出一种新的变参数logistic系统的图像加密算法,利用动态变换产生一组一直变化的logistic系统参数;用此系统产生一组随机序列,分别用于位置置乱和像素变换;双向扩散得到加密后的图像。算法经过仿真实现和性能测试,分析表明该算法能有效应对多种攻击手段,同时对密钥有高度敏感性,表明该算法具有较高的安全性和可靠性。

基于变形分数阶Lorenz混沌系统的图像加密算法

提出一种基于变形分数阶Lorenz混沌系统并且结合频域Arnold置乱的图像加密算法,使用离散小波变换对图像进行多次滤波,置乱选取有参数的Arnold映射克服了周期性影响,采用非等长Arnold置乱解决了对明文图像尺寸的限制问题。密钥生成使用安全哈希算法SHA-256,分别产生置乱阶段和扩散阶段的密钥,增强了系统的抗差分攻击能力。性能仿真结果表明,提出的加密算法密钥空间大、密钥敏感性高、密文统计直方图分布均匀、相邻像素相关性低、信息熵接近于理想值、抗差分攻击能力强,具有较高的安全性。

基于改进MC算法和分数阶混沌的CT图像三维重建和加密方案

在现代医疗领域的病理诊断与手术实操中,需要对CT进行三维重建实现二维图像的三维可视化以提高诊断和操作的正确性。针对目前三维重建耗时过长、精度欠佳等问题,提出了一种改进的MC算法,采用包围盒分割算法提取包含等值面的体素,有效提高了重建效率;利用三线性插值法计算等值面与体素的交点信息,从而提高了重建精度。为保障医疗信息在云存储以及网络传输的安全性,提出了一种基于分数阶Lorenz混沌的三维模型加密方案,实现了重建数据在频域的混沌加密。实验结果表明,改进的MC算法具有良好的重建效率和重建精度,提出的加密方案能有效地保护重建后的三维数据,并能抵抗穷举攻击、差分攻击和统计攻击。

农村公路建设与养护施工安全问题分析

随着城乡经济的快速发展和城市化的推进,农村公路规模不断扩大,为农村地区提供了更好的交通条件和便利服务,这对于推动农村经济的发展以及提高农民的生活水平等方面发挥着不可忽视的作用。然而,农村公路的建设与养护施工往往对过往车辆和行人造成安全隐患,因此有必要采取更为严格的措施,强化农村公路建设与养护施工方面的安全管理,不断提高农村公路的安全服务质量。针对目前我国农村公路建设和养护施工安全问题进行探讨,从路网规划、资金投入、规章制度、人员管理、安全培训、现代化手段等六个方面提出相应对策,以确保施工安全和施工路段的交通安全与畅通。

有限精度下Skew Tent映射的抗退化研究

混沌是指确定性动力学系统在初值变化细微的情况下,经过足够多的迭代后表现出来的不可预测性、类随机性的非周期性运动。随着混沌系统在通信工程、密码学、图像加密等方向的应用,有限精度下混沌系统动力学性能退化的问题就随之出现。提高混沌系统有限精度下的动力学性能有多种方法,其中,直接提升应用环境计算精度的代价太大、实际操作性不强。文中从提高混沌系统的抗退化性能方向入手,提出一种利用Lorenz系统对Skew Tent进行参数、输出扰动,从而提高Skew Tent系统的抗退化性能的方法,同时也克服了Skew Tent系统会进入不动点的情况。随后通过对改进后的系统进行初值敏感性、回归映射、自相关性、近似熵测试以及对量化后混沌序列进行NIST测试,结果表明使用该方案改进后的Skew Tent系统具有良好的混沌性,在通信工程、混沌密码算法设计、图像加密等方面有良好的应用前景。

基于改进YOLOv5的双目视觉测距算法研究

针对SURF算法因其较高的计算复杂度和内存需求导致在资源受限的嵌入式系统或移动设备上使用受限的问题,本文融合改进的YOLOv5和SURF算法,提出YOLOv5_mobilenet主干网络构建目标检测模型,并引入了SE注意力机制和特征融合策略,在KITTI数据集上的识别率达到了88.50%,相比于改进前YOLOv5上升了0.7%,参数量下降了81.94%,浮点数运算量下降了86.14%。通过目标检测识别感兴趣区域,对感兴趣区域进行立体匹配并计算视差。实验结果表明,在500张立体图像上运行SURF算法,整幅图像平均视差计算时间为0.574秒,而采用感兴趣区域的SURF算法的平均计算时间仅为0.035秒,计算效率提高了15倍。此外,通过多次实验计算,得出平均误差率为2.23%。

基于区块链的车联网安全研究综述

区块链技术的发展为车联网安全提供了新的解决思路。介绍区块链特点及其对应的可解决的车联网安全问题,结合相关文献分类讨论区块链在车联网车辆身份认证、车辆数据隐私保护及系统安全构建三个方面的应用情况,同时对融合系统的性能评估及安全性分析进行讨论,对该领域未来的发展方向进行展望。

Logistic映射数字混沌产生器

对用于保密通信系统的连续流混沌产生器的原理及可实现性进行分析．在对Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的区间特性分析的基础上，首次研究并实现了一种Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射数字混沌产生器．实验结果表明，输出混沌信号与ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的分析结果一致，这说明了数字混沌产生器的有效性．

离散动力系统无退化-配置N个正Lyapunov指数

针对离散时间混沌动力学系统,该文提出一种基于矩阵特征值以及特征向量配置Lyapunov指数为正的新算法。计算离散受控矩阵的特征值以及特征向量,设计一类具有正Lyapunov指数的通用控制器,理论证明系统轨道的有界性和Lyapunov指数的有限性。对线性反馈算子以及微扰反馈算子进行数值仿真分析,验证了算法的正确性、通用性和有效性。性能评估表明,与Chen-Lai算法相比,该方法可以构建较低计算复杂度的混沌系统,并且运行时间较短,其输出序列也具有较强的随机性,实现了无退化、无兼并的离散混沌系统。

现代信息安全与混沌保密通信应用研究的进展

本文首先概述现代保密通信及网络信息安全的主要概念和发展状况 ,对迄今发展的几种现代著名密码算法进行分析比较 ;然后综述国际上已经提出的一些典型的混沌保密通信方案及其应用研究的新发展。从通信角度 ,为了向实用化方向发展 ,我们将混沌通信研究中常用的混沌遮掩、混沌开关、混沌调制三种主要技术方案 ,按照实际应用需要 ,重新把它们分类为三种主要形式 ,即模 模通信、模 数 模通信和数 数通信 ,这样便于实际应用 ,易于借鉴已有知识分析各类通信的性能优劣。在评述性分析了当前国际上三种混沌保密通信方式的典型方案及其进展后 ,最后简要总结混沌保密通信的一些关键技术 ,指出今后值得研究的方向 ,并展望了混沌通信的应用前景。

混沌保密通信的最新进展

迄今利用混沌进行秘密通信大致分为三大类 :第一类是直接利用混沌进行秘密通信 ;第二类是利用同步的混沌进行秘密通信 ;第三类是混沌数字编码的异步通信 .第二类是国际上研究的一大热点 ,正在发展为高新技术的一个新领域 .混沌通信具有许多优点 :( 1 )保秘性强 ,因为具有宽带特性 ,特别是利用时空混沌增强抗破译、抗干扰 (鲁棒性 )能力 ;( 2 )具有高容量的动态存储能力 ;( 3)具有低功率和低观察性 ;( 4 )设备成本低等 .现在已经提出了同步混沌通信三大保密技术 :混沌遮掩、混沌调制和混沌开关技术 .本文着重综述了近三年来混沌同步三大保密技术的主要进展 ,包括理论、设计思想、目前的研究热点、有实用价值又可能实现的十种保密通信方案 .其中 ,混沌遮掩五种 ,混沌开关两种及混沌调制三种 ,并分析了各种方案的优缺点 .最后 ,给出了混沌保密通信研究中保密技术的应用展望 .这是一个在 2 1世纪大有发展前景的极富挑战性的高新科技领域 .

基于小波变换的抗退化混沌图像加密算法

针对图像加密普遍存在高复杂度和安全性差的问题,结合抗退化混沌系统和小波变换,设计一种图像加密算法。利用Lorenz混沌系统,进行抗退化处理,生成混沌序列;使用小波变换,通过混沌序列对各子带系数进行置乱处理,同时对低频子带系数做扩散处理,小波逆变换后得到初始加密图像;对初始加密图像进行像素值的扩散和像素间耦合加密得到最终加密图像。仿真结果表明,该算法的密钥空间大,密钥敏感性强,可以抵抗各种攻击,具有较高的安全性和实用性。