数字化混沌系统的周期现象分析与抵抗方法应用研究

发布时间：2022-12-07 22:11

　　混沌理论是非线性科学的一个重要分支,具有诸多良好的特性,例如内秉随机性、正的Lyapunov指数、初始条件敏感性和有界性等。混沌的这些特性与密码学中的混淆与扩散等基本原则密切相关,这使得混沌系统被广泛地应用在混沌保密通信中。然而,当混沌系统在有限计算精度的硬件设备上实现时,混沌动力学特性将会随着硬件设备计算精度的不同而出现不同程度的退化。这种动力学特性退化现象将会威胁混沌保密通信的安全性。因此,本文对数字混沌系统的周期现象进行深入分析以寻求数字混沌动力学退化抵抗方法,这对推进混沌在工程实际中的应用至关重要,其具体工作如下:首先,为了有效的分析数字化混沌系统的动力学退化程度,本文提出了一种基于树结构的数字混沌周期轨道搜寻算法。此算法能够快速和精确地计算出某个数字混沌映射的最大暂态长度、不动点和周期环。进一步,为了检验此算法的通用性和可行性,多个典型的数字混沌映射的周期分布规律及其安全性被详细分析,仿真结果表明数字化后的混沌映射存在一定的安全隐患。其次,将混沌映射应用到混沌加密算法中,混沌实值序列一般需先转换为供加密所需的二值序列,而一些整体上看似随机的混沌二值序列其在局部范围内可能出现随... 

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
    1.2 混沌基本理论及其在保密通信中的应用
        1.2.1 混沌的定义
        1.2.2 混沌的基本特征
        1.2.3 混沌在保密通信中的若干应用
    1.3 课题国内外研究现状
        1.3.1 数字混沌动力学退化分析方法研究现状
        1.3.2 混沌二值序列的随机性评测研究现状
        1.3.3 数字混沌动力学退化抵抗方法研究现状
        1.3.4 视频加密技术国内外研究现状
    1.4 论文的课题来源与结构安排
第2章 数字混沌系统的动力学退化分析新方法
    2.1 引言
    2.2 有限精度下的数字混沌系统及其动力学退化分析
        2.2.1 典型的混沌系统及其数字化
        2.2.2 数字混沌系统的动力学特性退化
    2.3 基于树结构的数字混沌周期轨道搜寻算法
    2.4 数字混沌映射的周期分布和安全性分析
        2.4.1 数字Logistic映射的性能分析
        2.4.2 数字Arnold映射的周期性分析
        2.4.3 数字Baker映射的周期性分析
    2.5 本章小结
第3章 混沌二值序列局部周期现象的检测与定位
    3.1 引言
    3.2 离散混沌序列的量化方法
        3.2.1 阈值量化法
        3.2.2 区域量化法
        3.2.3 增量量化法
        3.2.4 多比特量化法
    3.3 混沌二值序列周期现象的分析与扩展定义
        3.3.1 混沌二值序列中的局部周期现象
        3.3.2 二值序列周期现象的扩展定义
    3.4 一种通用的二值序列周期检测新算法
    3.5 Logistic混沌二值序列的随机性检测
        3.5.1 离散傅里叶变换检测
        3.5.2 序列自相关检测
        3.5.3 多尺度排列熵检测
        3.5.4 GBSPD检测
    3.6 本章小结
第4章 基于混沌轨道随机跳转的数字混沌动力学退化抵抗方法
    4.1 引言
    4.2 一种新的数字混沌动力学退化抵抗方法
    4.3 改进的Logistic混沌序列性能分析
        4.3.1 自相关分析
        4.3.2 相空间和直方图分析
        4.3.3 混沌轨迹和序列周期长度分析
        4.3.4 近似熵分析
    4.4 基于SJCO算法的PRNG及其安全性分析
        4.4.1 平衡性分析
        4.4.2 密钥空间分析
        4.4.3 GBSPD检测
        4.4.4 线性复杂度分析
    4.5 本章小结
第5章 基于混沌加密算法的视频安全传输系统
    5.1 引言
    5.2 视频加密系统的基础理论概述
        5.2.1 H.264视频编解码技术
        5.2.2 RTMP视频传输协议
    5.3 混沌加密算法的设计及安全性分析
        5.3.1 基于密文反馈的混沌加密算法的设计原理
        5.3.2 混沌加密算法的安全性分析
    5.4 视频安全传输系统的总体设计与硬件实现
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]混沌密码及其在多媒体保密通信中应用的进展[J]. 禹思敏,吕金虎,李澄清.  电子与信息学报. 2016(03)
[2]混沌通信及其相关网络信息安全研究的若干进展[J]. 方锦清.  系统工程学报. 2010(06)
[3]有限精度混沌系统的m序列扰动实现[J]. 周红，凌燮亭.  电子学报. 1997(07)
[4]序列的周期稳定性的新度量指标[J]. 冯登国，肖国镇.  电子学报. 1994(04)

博士论文
[1]混沌序列密码周期现象的检测与抵抗研究[D]. 郑艳斌.黑龙江大学 2014
[2]周期序列线性复杂度及其稳定性分析[D]. 牛志华.西安电子科技大学 2005



本文编号：3712956