一种基于多卷保守混沌系统的伪随机信号发生器的设计及实现

为产生新的数字混沌伪随机序列,提出一个哈密顿能量与体积均保守的多卷保守混沌系统,且分别利用理论分析和数值分析的方法研究系统的保守性、稳定性、多卷特性等动力学特性。可以发现,系统具有很好的遍历性、复杂性以及较强的伪随机性。对系统进行美国国家标准技术研究所(NIST)测试,所有的测试指标均满足伪随机信号的标准条件。另外,还利用现场可编程门阵列(FPGA)技术设计实现了该多卷保守混沌系统,为混沌应用提供多卷保守混沌系统模型及伪随机信号发生器。

一类忆阻型4D保守混沌系统的设计及其分析

提出一类基于忆阻器、具有非双曲平衡点的非哈密顿四维保守混沌系统。通过计算系统的散度,分析了系统相体积的守恒性;对系统进行Kolmogorov变换,证明了系统哈密顿能量并不守恒;同时该系统对参数和初始值变化敏感。运用系统的相轨图、Lyapunov指数谱、Poincaré映射、分岔图等理论和数值分析工具,分析了系统复杂的动力学行为,得知系统具有混沌流与不同幅度准周期流的非对称共存等多稳态特性;最后,通过模拟电路验证了设计的可行性与分析的正确性。该保守系统具有良好的初始值灵敏性,可应用在信息和图像加密等领域。

基于保守混沌系统的图像加密算法

提出一种新的基于保守混沌系统的图像加密算法。利用给定初始值与参数的离散standard映射生成混沌序列,使用混沌序列构造改进的魔方变换对图像进行置乱,并对各像素点的灰度值与混沌序列进行链式循环异或。算法设计简单、易于实现,避免了耗散混沌系统的固有缺陷,改进了魔方变换的置乱方法,克服了仅使用置乱方法加密图像的缺点。仿真试验与结果分析表明,该算法具有较高的安全性。

具有无穷多共存类吸引子的保守混沌系统同步控制

提出了一个三维的保守混沌系统,在MATLAB中绘制它的类吸引子图、相图、Lyapunov指数图及分析它的动力学特性,可以验证该系统是一个保守混沌系统。之后对系统进行正弦项变换,得到了一个新的三维系统,对变换后的系统进行分析,可以验证其也是保守混沌系统,且具有无穷多共存类混沌吸引子。最后,构造了一种多通道误差系统及同步控制方案设计,以变换后的具有无穷多共存类吸引子的系统为研究对象进行误差及同步控制设计。仿真结果验证了多通道误差系统及同步控制方案的有效性。

基于信道特性与保守混沌的5G电力物联网动态加密算法

为了有效保证5G电力物联网中数据的安全性,提出了基于信道特性和保守混沌AES(Advanced Encryption Standard)的5G电力物联网数据动态加密算法。该算法利用5G无线信道随机性和短时互易性生成动态密钥,并以此设计一种改进型的AES加密算法用于5G电力物联网物理层数据加密。仿真结果表明:本方案在不同信噪比下,提高了密钥的随机性和安全性;并能有效提升加密系统的密钥空间,增强5G电力物联网系统的安全性。

具有无限类混沌吸引子的保守混沌系统自适应滑模控制

提出一个具有类混沌吸引子的三维保守混沌系统,新系统在Sprott A基础上增加了一个余弦项并将常数项改为变参项。首先,分析了该系统的典型混沌特性,着重分析了参数变化时的李雅普诺夫指数、时序图以及相应相图。然后,通过改变初始值,得到获得无限类共存吸引子的方法并进行仿真验证。最后,在不确定和干扰作用下设计自适应滑模控制器,实现对新混沌系统的同步控制,并利用Matlab仿真验证所提控制器的有效性。

一种基于保守超混沌系统的脆弱水印算法

提出了一种新颖的基于混沌系统的数字图像脆弱水印算法。所提出的方案引入了一个高维保守超混沌系统与数字图像关联生成混沌序列,通过转置卷积重构后得到水印信息,将其嵌入到图像像素的最低有效位(Least Significant Bit,LSB)。相比耗散混沌,保守超混沌系统因其不具有混沌吸引子的性质和超混沌特性,可以在符合人眼视觉的掩蔽性的同时,增强安全性能。实验结果表明,该方法安全可靠,能够在各种攻击下获得较高的篡改检测和定位精度。

双参保守复混沌系统的构建及偏置增压控制

基于经典保守混沌系统的结构,构造了一个双参数保守混沌系统,能够产生复杂动力学现象。通过理论分析和多种数值仿真方法,研究了系统结构参数和外力参数对混沌性、保守性、平衡状态和稳定性的影响。结果表明,随着参数的变化,系统相体积保持守恒,呈现混沌、周期运动等现象,并证明了参数对平衡状态的影响。此外,通过虚实分离的方法构造了复系统,并研究了其动力学特性,发现实混沌系统所构造的复系统中,同样具有混沌性和保守性,且具有大参数范围混沌现象。设计了控制器,使系统产生偏置增压现象,并可对信号极性进行控制。最后,设计了系统电路并进行了仿真,结果与理论相符,证明了混沌系统的物理可行性。

一种基于保守混沌的密钥分发协议及图像加密算法

耗散混沌系统可以通过时滞嵌入法重构混沌吸引子,因而耗散混沌在基于混沌的信息加密技术中存在一定隐患。针对这一问题提出一种基于保守混沌的密钥分发协议及图像加密算法,该算法将图像数据通过Hash算法转换为保守混沌系统的初始值,形成一次一密的加密结构。然后利用保守混沌信号结合密钥分发协议生成二进制密钥流,该过程由发送方和接受方双方共同完成。使用得到的二进制密钥流对图像数据置乱和扩散,得到加密图像数据。仿真结果表明:该算法安全可靠,能够有效地隐藏原图像信息,并能抵御一些常见的攻击。此外,该加密算法所使用的保守混沌不存在吸引子难以被破解,算法的安全性进一步加强。

新的具有宽参数范围的五维保守超混沌系统的动力学研究

保守系统因为没有吸引子,与常见的耗散系统相比,它的遍历性更好,伪随机性更强,安全性更高,更适合应用于混沌保密通信等领域.基于此,设计了一个新的具有宽参数范围的五维保守超混沌系统.首先,进行Hamilton能量和Casimir能量分析,证明了新系统满足Hamilton能量保守且能够产生混沌.然后进行动力学分析,包括保守性证明、平衡点分析、Lyapunov指数谱和分岔图分析,证明了新系统具有保守系统的特点,且能够在宽参数范围内一直保持超混沌状态,同时对比宽参数范围内系统的相图和Poincaré截面图,结果表明随着参数增大,系统的随机性和遍历性得到增强.接着,对新系统进行NIST测试,结果显示该系统在宽参数范围内产生的混沌随机序列具有很强的伪随机性.最后对保守超混沌系统进行电路仿真和硬件电路实验,实验结果证实了新系统具有良好的遍历性和可实现性.

基于5G通信技术的数字多媒体信息传输系统设计

文章设计基于5G通信技术的数字多媒体信息传输系统,采集并清洗数字多媒体信息,通过网络接口和通信模块相连接,经由5G核心承载网完成5G通信认证后,基于保守混沌算法进行加密传输至应用模块;应用模块采用S3C240嵌入式微处理器作为接收终端的核心,变频处理加密信息并生成密钥矩阵,获取数字多媒体信息。测试结果显示:该系统上行和下行传输速率均达到50Mbps以上,最大基带符号速率均大于2M符号/s,传输时系统的能量效率均在0.72bits/s/Joule左右;有效完成数字多媒体信息的加密处理,接收端的接收成功率均高于0.92。

保守超混沌在数字图像加密中的应用

基于保守超混沌信号,提出一种数字图像加密算法.该算法利用一个5维保守超混沌系统产生5通道时间序列对原图像分别进行RGB三基色像素级和比特级置乱,再对置乱的RGB三基色作异或操作.在此基础上,利用其中一个通道的时间序列作为密钥分别进行一次正向异或操作的扩散和S盒处理,一次反向异或操作的扩散与S盒处理及置乱,得到加密的图像.最后利用直方图、信息熵、密钥空间等安全性指标对该加密算法进行测试,并与一个五维耗散超混沌系统应用于图像加密的实例进行对比.数值结果表明保守混沌应用到数字图像加密的算法具有更高的安全性和可靠性.