于彥峰+姜超

摘 要：本文對于混沌通信的通信安全進(jìn)行了分析研究，對于當(dāng)下面臨的問題進(jìn)行了、相關(guān)技術(shù)和研究方向進(jìn)行了討論。對于該領(lǐng)域的將來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，主要包括噪聲問題、多目標(biāo)通信、密碼的混沌流、混沌在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用等等。

關(guān)鍵詞：通信安全；發(fā)展趨勢；混沌通信

1 混沌通信的發(fā)展歷史

一九九零年世界上的與混沌通信的研究取得了極大的進(jìn)展，代表為控制方法和同步法以及相關(guān)的實驗也取得了成果。美國用電路將混沌同步實現(xiàn)了還提出了相關(guān)的信息的保密業(yè)務(wù)以及信息的處理方法。這成為國際上對于混沌學(xué)研究的又一大突破，二十年來，與混沌通信有關(guān)的刊物不斷出版，從不同的方面對于通信混沌進(jìn)行了研究和論述，使其成為一門重要的科學(xué)學(xué)科，其中的許多著作對于后世的研究和發(fā)展都具有深厚的指導(dǎo)意義。近二十年來，混沌通信取得了長足的發(fā)展，其中更甚者不乏發(fā)達(dá)國家對于混沌通信保密工作的進(jìn)一步研究計劃，并且取得了重大成果。其中尤以美國和歐盟為重，我國對于相關(guān)技術(shù)的研究主要是從上世紀(jì)九十年代開始就對國外的研究技術(shù)進(jìn)行跟蹤，雖然我國在相關(guān)的基金上是有所投入的，但是同其他國家相比我國的投入仍然不夠，可喜的是也取得了一定的研究成果。

混沌通信長足發(fā)展的另一方面則是九八年對于混沌通信學(xué)科理論在學(xué)術(shù)界的重要地位；還有一個方面則是國際上對于混沌通信的相關(guān)刊物的刊登對于后世有深刻的指導(dǎo)意義；還有就是混沌通信的保密工作相關(guān)的專利增加。

2 混沌通信的數(shù)字化進(jìn)程

到現(xiàn)在為止，混沌通信和數(shù)字化通信的結(jié)合已經(jīng)成為新的研究領(lǐng)域，由于當(dāng)下數(shù)字通信具有易于加密、集成的大規(guī)模和強(qiáng)能力的抗干擾優(yōu)點，導(dǎo)致了最終的混沌通信會被數(shù)字通信所取代，為了通信的穩(wěn)健長足的發(fā)展，最好的解決方法就是將兩者相結(jié)合，已達(dá)到取兩者的優(yōu)點去兩者的缺點，實現(xiàn)它們的優(yōu)勢互補(bǔ)。這也就需要我們研究混沌數(shù)字化技術(shù)，使用它來實現(xiàn)數(shù)字化通信和混沌通信的結(jié)合。經(jīng)過事實證明，這種結(jié)合的通信最后也可以保持兩者的優(yōu)點。例如對于最初值的高度的敏感、序列的混沌貌似隨機(jī)性等等特點，除此之外還保持了密碼學(xué)所需要的特點。

當(dāng)下的混沌通信主要有無線和有線兩種通信，其中有線的方式是在理想的信道中進(jìn)行信號傳送，在混沌通信的基礎(chǔ)上比較容易實現(xiàn)，與之相比無線的方式則比較難以實現(xiàn)。無線的數(shù)字通信和模擬通信組成了完整的無線通信，在混沌電路基礎(chǔ)之上的保密系統(tǒng)是以同步技術(shù)為主要核心的，關(guān)鍵則是數(shù)字混沌的相關(guān)序列的產(chǎn)生、接收和傳輸雙方的同步技術(shù)、對于群同步的利用以及混沌的信號的編碼等方式來實現(xiàn)對于原信號的恢復(fù)。

當(dāng)下兩者結(jié)合最大的問題是混沌的數(shù)字化之后特性變異、短周期、軌道的退化分布和不在預(yù)想中的特性；其次就是與加密有關(guān)的各種技術(shù)，在當(dāng)下面臨的缺乏標(biāo)準(zhǔn)問題；最后就是面臨的測度問題和加密所需要的特殊算法。

3 混沌通信的超時空

混沌通信的高維時空保密是當(dāng)下存在的又一個研究方向，并且擁有很多的門類和模型。最近產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)混沌通信可能被用于空間的信息處理之中。比如在國防領(lǐng)域中對于衛(wèi)星、無人機(jī)、飛艇的應(yīng)用。又因為該系統(tǒng)的混沌力學(xué)的相關(guān)特性的不可預(yù)測性和復(fù)雜的隨機(jī)性會影響多址和保密通信。所以利用該技術(shù)可以將通信系統(tǒng)的抗攻擊和抗干擾能力提高。

4 混沌的通信應(yīng)用的頻分復(fù)用技術(shù)

當(dāng)下各國多采用時分復(fù)用、頻分復(fù)用以及波分復(fù)用等技術(shù)相結(jié)合的方式來滿足各國信息對于保密技術(shù)的高要求。就現(xiàn)在的情況而言，主要是用混沌的加密技術(shù)來實現(xiàn)混沌通信的保密工作，在以收發(fā)的硬件參數(shù)作為保密的密鑰為基礎(chǔ)之上來實現(xiàn)相關(guān)的保密工作。這種情況的保密工作適用于低誤碼率、長距離的信息傳輸?？墒怯嬎銠C(jī)的計算能力的提高使得加密過程的數(shù)字解碼面臨更大的挑戰(zhàn)。在種種情況下可以使用用半導(dǎo)體制成的激光器來改善相關(guān)的不足。

5 關(guān)于通信中的噪聲

在混沌通信中，假如僅僅從噪聲的方面考慮，在混沌通信上的噪聲是不如傳統(tǒng)通信的噪聲的。為了實現(xiàn)國防的安全例如對于陸海空的監(jiān)視等，需要通信系統(tǒng)擁有較高的保密性能、抗干擾能力和抗攻擊能力，而且要求在設(shè)備的終端擁有好的抗多址性能、遠(yuǎn)近效應(yīng)等等。因此就會用到在混沌內(nèi)的根據(jù)寬譜完成多址接入和擴(kuò)頻。需要考慮到在對于混沌特性加以運(yùn)用的情況下實現(xiàn)通信系統(tǒng)的可靠性和有效性。

6 混沌保密密碼的高性能

現(xiàn)下存在的流密碼是一種單一的鑰匙加密體系中對于分組密碼中的加密技術(shù)，其軟件具有加密速度快、同步通信容易實現(xiàn)好可實現(xiàn)性能好等優(yōu)點，因此一經(jīng)出現(xiàn)就備受廣大用戶的關(guān)注，并在此基礎(chǔ)上制定了各種國際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。

7 混沌通信的寬帶無線技術(shù)

現(xiàn)下的通信由于其數(shù)字化、智能化和寬帶化的演進(jìn)，逐步實現(xiàn)了由內(nèi)容的單一傳輸向多媒體傳輸?shù)倪M(jìn)化，傳輸速率也隨之增加，與此同時通信面臨的安全問題也隨之增加。因此，現(xiàn)在各國都在研究相應(yīng)的保密技術(shù)和加密方法來保證通信過程的安全。各種方法中必須要明白的是傳統(tǒng)的加密方法與現(xiàn)在要說的通過密鑰控制的數(shù)據(jù)加密方法具有本質(zhì)上的不同，傳統(tǒng)方法就是將數(shù)據(jù)加密過后仍然為數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)加密的方法將數(shù)據(jù)加密后其有可能變成符號，不再單單的只是數(shù)據(jù)。

8 與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的混沌通信

近年來對于互聯(lián)網(wǎng)的研究也隨之升溫，對其的研究不僅僅包括與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的理論，還包括混沌科學(xué)。混沌理論可以用于處理傳輸操作和數(shù)據(jù)資源的業(yè)務(wù)競爭的不相關(guān)的作用以及流量相關(guān)的統(tǒng)計特性，揭示網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)之間更進(jìn)一步的聯(lián)系。

9 混沌通信專利

國際上對于混沌應(yīng)用的專利現(xiàn)已達(dá)到四百項之多，我國在這上面的應(yīng)用也很多?；煦绲膽?yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，包括了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防以及醫(yī)療等等。近二十年來，混沌在網(wǎng)絡(luò)的安全和保密通信方面的應(yīng)用已經(jīng)投入，在其他的領(lǐng)域也是極為廣泛。和混沌相關(guān)領(lǐng)域的研究，只要更加重視和努力，必定會取得更令人滿意的成果。

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作者簡介

于彥峰（1980-），男，漢族，河南鄭州人，講師，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子與信息技術(shù)，研究方向：信息及通信技術(shù)。