[发明专利]基于数字混沌编码算法的混沌保密通信系统

摘要

基于数字混沌编码算法的数字混沌保密通信系统，包括：1）、信息发送端A和信息接收端B进行通信的信道，2）、与信道连接的用于产生混沌数字数码的数字混沌网络，从该数字混沌网络所产生的数码中按选取一定长度的混沌数码经混沌编码的密码生成函数g1转变成混沌密码k1(t)，k1(t)=g1(X,p)，数字混沌网络具有如下特征：（1）具有相同的拓扑和动力学结构，受共同信号驱动且二者处于混沌同步态，数字混沌网络包括复杂混沌网络，复杂混沌网络是任意拓扑结构结构，包括正规网络，随机网络，小世界网络，标度自由网络和模块网络；（2）信息发送端A用于产生混沌数字数码的复杂混沌网络动力学方程由微分动力学方程描写。

主权项

基于数字混沌编码算法的数字混沌保密通信系统，其特征是包括：1）、信息发送端A和信息接收端B进行通信的信道，2）、与信道连接的用于产生混沌数字数码的数字混沌网络，从该数字混沌网络所产生的数码中按选取一定长度的混沌数码经混沌编码的密码生成函数g1转变成混沌密码k1(t)，k1(t)=g1(X,p)，其中X为数字混沌网络所产生的数字数码，p为t时刻从数字混沌网络所选数码长度；信息发送端A将要在信道中传输的信息M由密码k1经加密函数F加密变成密文C以在所述信道中传输：C(t)=F[M(t),k1(t)]；信息发送方和接收方各有混沌网络分别用于混沌加密和混沌解密，一方的加密或解密密码由不同混沌网络产生；加密函数Fi(i=1,2)满足FiFi‑1=I；数字信息M由混沌密码经F函数运算加密的密文C经信道；信道含数字复接器、调制器、解调器、数字分接器及其它数字信号处理器；传输到接收端后经反函数Fi‑1运算利用混沌同步解密获得传送信息M；对远距离通信，接收信息进行信息处理；信息接收端B从所述信道中接收到密文C，然后将密文C由混沌密码k′1经混沌解密函数F‑1解密：M′(t)=F‑1[C(t),k′1(t)]=M(t)混沌密码k′1由信息接收端混沌密码产生系统产生，该密码产生系统由产生数码的并与所述信道相连的数字混沌网络及密码生成函数g1构成，g1将与接收端相同的方式从数字混沌网络选取的数码变成混沌密码k′1(t‑τ)=g1[Y(t‑τ),p]其中Y为信息接收端混沌网络所产生的数字数码，p为t时刻从复杂混沌网络所选数码长度；且信息接收端的混沌密码k′1与信息发送端的混沌密码k1混沌同步： lim t → ∞ [ k 1 ′ ( t - τ ) - k 1 ( t ) ] → 0 信息发送端A与所述信道相连的数字混沌网络与信息接收端B与所述信道相连的数字混沌网络具有如下特征：（1）具有相同的拓扑和动力学结构，受共同信号驱动且二者处于混沌同步态，数字混沌网络可由单个或多个网络上混沌振子构成，混沌振子节点i的选取要使混沌网络形成复杂斑图混沌动力学，既时空混沌动力学，在保证二网络斑图混沌动力学同步的条件下，数字混沌网络包括复杂混沌网络，复杂混沌网络是任意拓扑结构结构，包括正规网络，随机网络，小世界网络，标度自由网络和模块网络；（2）信息发送端A用于产生混沌数字数码的复杂混沌网络动力学方程由微分动力学方程描写 x i · = f i ( x i , a i ) + Σ j = 1 n G ij H j ( x j ) + Σ j α ij h j [ D ( C A ) , x j ] 或由迭代动力学方程描写 x l n + 1 = g l ( x l n , b l ) + Σ k = 1 n U lk W k ( x k n , x l ) + Σ k β lk w k [ D ( C A ) , x k n ] 或由微分动力学方程和迭代动力学方程共同描写， z i · = f i ( z i , a i ) + Σ j = 1 n G ij H j ( z j , x j n ) + Σ j α ij h j [ D ( C A ) , z j , x j n ] x l n + 1 = g l ( x l n , b l ) + Σ k = 1 n U lk W k ( x k n , x l ) + Σ k β lk w k [ D ( C A ) , x k n , z k ] 其中: z i · = f i ( z i , a i ) , z i ∈ R m i , f i : R m i → R m i , H i : R m i → R m i x l n + 1 = g l ( x l n , b l ) , x l n ∈ R m l , g l : R m l → R m l W l : R m l → R m l 是第i及第l个网络节点的孤立振子mi维混沌动力学方程（非耦合方程），xi上面的一点表示xi对时间的微分，ai及bl是孤立振子方程的动力学参数，Hj及Wj网络节点间的耦合函数，Gij及Uij是节点间的耦合矩阵元，hj及wj是混沌网络的驱动函数，驱动函数D(CA)是传送密文CA的函数，αij及βij是耦合系数,网络混沌节点的数目n≥1,信息接收端B的混沌网络动力学方程与信息发送端A的混沌网络动力学方程完全相同；（3）信息发送端A及信息接收端B与所述信道相连的数字混沌网络设有将上述方程数字化的模块、或将由上述复杂混沌网络动力学方程所描述的模拟电路产生的混沌信号用模‑数转换器转变成数字混沌信号的产生模块，（4）在（3）中信息发送端A与所述信道相连的数字混沌网络与信息接收端B与所述信道相连的数字混沌网络是数字电子混沌网络或是模拟电子混沌网络，数字电子混沌网络由逻辑芯片FPGA上实现或由数字信号处理器DSP上实现；或由计算机程序实现，或制成专用数字芯片；模拟电子混沌网络经模‑数转换器转变成数字混沌网络或将模拟电子混沌网络产生的许多混沌信号经模‑数转换器转变成数字混沌信号；（5）数字混沌网络任意两节点i，j间的耦合是两节点变量xi和xj的直接耦合，或选取第i节点变量xi的部分数码与第j节点变量xj的部分数码进行耦合；在混沌网络的耦合中全部采取这种数码耦合或部分变量采取这种数码耦合；（6）在（5）中，对xi和xj选取的数码进行编码后再耦合，混沌网络全部或部分采用这种编码耦合。