基于FPGA的混沌系统实现及其在多媒体保密通信中的应用

发布时间：2021-06-29 01:33

　　随着信息技术的飞速发展,图像、音频和视频等多媒体数据的安全越来越重要,如何保证多媒体数据的安全性已经成为当前一个重要的课题。多媒体数据与传统的文本数据之间有着很大的差异,具有冗余度高和数据量巨大的特点,传统的加密方法难以有效对其进行有效地保护。为了应对这种挑战,研究者不断探索新的多媒体保密通信方法。其中,将混沌理论与传统加密算法相结合的混沌保密通信系统,得益于混沌系统的初始值极端敏感性、系统参数极端敏感性、伪随机性、非周期和遍历性等特性,可以对多媒体数据进行快速和有效的加密,受到了广泛的关注。本文阐述了混沌多媒体保密通信系统的研究背景及意义,列举和总结了当前国内外对混沌保密通信的研究状况以及发展趋势。并完成两种混沌多媒体保密通信系统——基于数字可编程多涡卷混沌系统的语音保密通信系统和基于网格多翅膀混沌系统的视频保密通信系统,通过FPGA平台实现了其应用,完成了以下工作:（1）提出了一种新颖的可控网格多涡卷混沌系统,系统可以在运行过程中随机更改吸引子数目,提升了系统的随机性和复杂性,使得系统更适合应用于保密通信系统之中。提出了一种新的网格多翅膀混沌系统,系统对现有研究中的网格多翅膀混沌系... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Lorenz系统在不同初始值下状态变量x的运行轨迹

1 2 3T1 2 3[ , , ,..., ][ , , ,..., ]mm m m nf f f ff f f f+ + + = = gh(2.14)表达式(2.12)所表示的系统称为驱动系统，从驱动系统中抽取信号 v(1)去驱动另一个子系统，子系统被称为响应系统(2) (2) (1)(2) (2) (2)( , )( , ) = = v g v ww h v w(2.15)从表达式(2.15)中我们可以看出，驱动系统和响应系统的表达形式是完全相同的，只是采用了信号 w(1)去替代了子系统中的信号 w(2)，当响应子系统的所有李雅普诺夫指数都是负数时，即(2) (1)(2) (1)lim|| ( ) ( )|| 0lim|| ( ) ( )|| 0ttt tt t→∞→∞ Δ = = Δ = = v v vw w w (2.16)驱动系统和响应系统会达到同步的状态。对于实际的系统，需要采用系统仿真的方法来测试系统是否会达到实际的同步状态。驱动——响应同步的原理框图展示在图 2.2 中。

( ) ( )( ) ( )L NN My f z f yz bf y af x = (3中， x , y ,z ∈ R表示系统的状态变量，正的常数 a 和 b 为系统参数. (Mf 和 ( )Kf z 为分段线性函数，其表达式为f ( x ) = x g ( x) + 4(3中，, ( )( ) 8floor( /8), ( ), ( )L x Lg x x L x UU x U < = ≤ ≤ > (3(3.3)中 g(x)为由常数函数和阶梯函数组成的分段线性函数，floor(·)为下，即 floor(x/8)表示小于等于 x/8 的最大整数；U 和 L 为分段线性函数中部分的上界和下界，它们的取值为 8 的倍数，图 3.1 展示了这个分段线 L 取值固定为-24 且 U 分别取值 8, 16 和 24 时函数的图像


本文编号：3255446