信息安全日益成為信息社會的重要問題之一,現(xiàn)有的保密通信方法面臨挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)加密機制并不沖突的物理層安全(Physical Layer Security,PLS)作為開放式系統(tǒng)互聯(lián)(Open System Interconnection,OSI)模型中的最低層,具有資源消耗較小、時延較小、安全等特點,獨立于系統(tǒng)的上層結構,與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)兼容性良好,近年來的相關研究如火如荼�；煦绫Ｃ芡ㄐ啪哂谐杀镜�、抗噪、安全性高的特性,可融合上層安全機制建立新型跨層安全體系,在未來信道開放的無人系統(tǒng)通信中具有廣闊的應用前景。物理層安全不再完全依賴于算法的計算復雜性,物理過程的復雜性成為保障安全性的基礎。混沌系統(tǒng)作為一種典型的非線性動力系統(tǒng)所具有的獨特優(yōu)勢為保密通信的安全性提供了理論保障。在實際應用中,安全的混沌源是保密系統(tǒng)的核心,是通信系統(tǒng)整體安全的基礎。時滯混沌系統(tǒng)具有無窮維的相空間、能夠產(chǎn)生高動力學復雜度的混沌信號且實現(xiàn)相對簡單,這些優(yōu)良特性使其具有成為實用化安全混沌源的潛力。立足于時滯混沌系統(tǒng)在保密通信領域的應用價值及國際研究熱點,對時滯混沌保密通信進行安全性分析,并提出相應的解決方案,具有重要的理論意義和實用價值。首先,從保密系統(tǒng)分析者的角度出發(fā),在信號丟失、信息不完整、甚至保密通信雙方僅在離散時間段發(fā)送混沌信號等情況下,探討了目前已有的參數(shù)估計——即密鑰破譯——方法所面臨的挑戰(zhàn)。針對非時滯混沌保密通信分析中難以獲取連續(xù)混沌信號問題,以脈沖微分方程的穩(wěn)定性理論為基礎,結合采樣控制和自適應控制方法,提出了新的參數(shù)估計方法。該方法在所有系統(tǒng)參數(shù)未知的前提下,僅利用混沌源輸出信號的離散采樣數(shù)據(jù)對作為非時滯混沌源密鑰的未知參數(shù)能進行有效估計。分析結果表明,僅發(fā)送離散信號(減少系統(tǒng)信息的泄露)的非時滯混沌保密通信系統(tǒng)仍然存在安全隱患。其次,時滯混沌系統(tǒng)具有無窮維的相空間結構,其輸出信號具有更好的隨機性和不可預測性,即具有更強的抗攻擊能力。為此,在非時滯混沌系統(tǒng)參數(shù)估計的研究基礎上,針對時滯混沌保密通信分析中難以獲取連續(xù)混沌信號問題,以脈沖時滯微分方程的穩(wěn)定性理論為基礎,結合采樣控制和自適應控制方法,提出了一種新的參數(shù)估計方法。該方法在時滯參數(shù)及系統(tǒng)所有其他參數(shù)都未知的情況下,僅利用時滯混沌源輸出信號的離散采樣數(shù)據(jù)對作為時滯混沌源密鑰的未知參數(shù)能進行有效估計。分析結果表明,在非時滯混沌保密通信系統(tǒng)中饋入時滯反饋項,使混沌源具有更為復雜的動力學特性,同時僅發(fā)送離散信號,減少系統(tǒng)信息的泄露,也未能有效提高保密通信系統(tǒng)的安全性。最后,從保密系統(tǒng)設計者的角度出發(fā),針對時滯混沌源所存在的安全隱患,提出了一種時滯躍變的混沌源構造方案。構造了時滯躍變的Chen混沌源,仿真分析了時滯躍變的Chen混沌源的動力學特性,并與原Chen混沌源進行了比較;對其反參數(shù)估計能力進行了仿真分析,分析結果表明能有效抵抗基于數(shù)學分析的參數(shù)估計方法。隨后將此方案擴展到了激光混沌源的構造,基于光切換技術設計了時滯躍變的Ikeda型激光混沌源,仿真分析了時滯躍變的Ikeda激光混沌源的動力學特性,并與原Ikeda激光混沌源進行了比較;對其反參數(shù)估計能力進行了仿真分析,分析結果表明能有效抵抗基于統(tǒng)計分析的參數(shù)估計方法。在能抵抗統(tǒng)計分析的前提下,給出了模型的最優(yōu)參數(shù)配置。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN918;O415.5

【參考文獻】

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1 韓建群;劉允峰;;一種基于三維杜芬系統(tǒng)的混沌參數(shù)調(diào)制方法[J];國外電子測量技術;2015年07期

2 吳華;王向斌;潘建偉;;量子通信現(xiàn)狀與展望[J];中國科學:信息科學;2014年03期

3 禹思敏,林清華,丘水生;四維系統(tǒng)中多渦卷混沌與超混沌吸引子的仿真研究[J];物理學報;2003年01期

相關博士學位論文 前2條

1 鄧涯雙;非平穩(wěn)混沌序列密碼的理論與實現(xiàn)技術研究[D];華中科技大學;2015年

2 孫光輝;分數(shù)階混沌系統(tǒng)的控制及同步研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：2814662