基于时空混沌的加密通信与信息安全的研究

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摘要-Ⅰ

Abstract--Ⅱ

目录-Ⅲ

图清单-Ⅳ

表清单-Ⅳ

变量注释表-Ⅴ

1绪论-1

1.1混沌特征-1

1.2混沌同步-2

1.3混沌保密通信发展-2

2时空混沌系统-6

2.1逻辑斯蒂映射-6

2.2时空混沌系统-9

2.3响应-驱动系统的同步--10

3时空混沌通信系统的设计及安全性分析13

3.1设计时空混沌通信系统13

3.2时空混沌通信系统安全性分析14

4总结与展望19

4.1总结19

4.2展望19

参考文献20

致谢-21
1 绪论混沌是非线性动力学特有的现象。过去，人们一直认为只要给定初始条件，由确定性方程就可以确定系统长期的运动状态。但 1963年，美国气象学家 Lorenz在研究利用地球大气和海洋的计算机模型列出的三个非线性气象因素之间的相互关系 ) ( y x x      y rx xz y      （1-1） bz xy z    时，发现初始条件中极微小的变化，都能导致巨大的改变和难以预测的反应[1] ，Lorenz 成为第一个记录混沌行为的人，也是人们最初认识的混沌。自此，混沌开始为人们所关注。1971 年， Ruelle和Takens 提出可以用混沌描述形成湍流的机理，并发现了存在于混沌系统中的“奇怪吸引子” 。1975年，Li 和Yorke首次给出了混沌在闭区间上连续自映射的定义[2]。混沌理论发展至今已经渗透到了各个学科领域，它不仅革新了以牛顿力学为核心的经典的科学观和方法论，还与相对论、量子力学并称为 20世纪以来物理学的三大发现。
1.1混沌特征混沌运动发现的比较晚，到目前为止仅研究了近四十余年，在科学上也还没有完全统一的定义。但在研究过程中，人们发现混沌运动具有许多区别于其他运动的特征，主要可归纳为以下两点： (1) 混沌具有内在随机性。混沌运动的内在随机性其实是系统固有的涨落和外界噪音的干扰。混沌不同于其他由确定性方程决定的系统，人们对其行为无法进行计算与预测，混沌运动在整个过程中具有随机性。虽然混沌运动与随机运动都表现出了随机性与不可预测性，但两者之间其实存在着本质的差别。混沌运动是由确定性非线性系统产生的，遵守特定的动力学规律，混沌现象的产生不是源于外界的随机因素毫无规律的干扰，而是系统自身产生的内在随机，在较短的时间内，混沌的行为还是可以预测的。总的来说，混沌运动是无序中的有序。 (2) 混沌具有对初始值的高度敏感性。对于确定性的规则运动，初始值如果有微小的差别，那么在系统的运行过程当中，由这两个初值确定的轨迹也会一直保持相近的距离，系统比较稳定。但在混沌运动中，由于系统存在内在随机性，即使初始条件有极其微小的差别，相邻的轨道也有可能会按指数形式散开，源`自,优尔.文;论"文'网[www.youerw.com输出的结果往往会相差很大。这就是 Lorenz说的“蝴蝶效应”，是混沌运动区别于其他运动的重要特征。混沌的这些特征，巧妙的揭示了简单性与复杂性、随机性与确定性之间微妙的关系。此外，混沌运动对初值的敏感性很容易让人联想到有利于信息的传递，再加上混沌运动由确定性方程决定的，易于复制，高度的随机性可以保障通信的保密性，将混沌系统运用于加密通信的思想就这样行成了。