魏晨輝+劉映杰

【摘要】 由于混沌信號(hào)在通訊過(guò)程中有非常多的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用在需要保密的通訊中。本文通過(guò)對(duì)多級(jí)混沌調(diào)制保密系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并且在之后對(duì)混沌通信過(guò)程中一些方法進(jìn)行介紹，希望可以使更多的人了解保密通信。

【關(guān)鍵字】 混沌調(diào)制 保密 通訊系統(tǒng)

引言：最早研究的混沌通訊技術(shù)是掩蓋通訊，通過(guò)在混沌輸出的信號(hào)上添加信息信號(hào)，在信號(hào)的接收端配置相同的混沌系統(tǒng)，在接收信號(hào)之后通過(guò)設(shè)備還原信號(hào)，可以避免信息的泄露，有利于通訊安全。

一、混沌調(diào)制保密研究背景及意義

混沌原理的出現(xiàn)是歷代科學(xué)家研究的成果，科研人員使用蝴蝶來(lái)形容混沌控制的美妙，這一做法激勵(lì)了很多科研人員對(duì)混沌原理的研究?；煦缙鋵?shí)是特殊的動(dòng)力學(xué)，混沌現(xiàn)象是通過(guò)非動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)出的確定性、類隨機(jī)過(guò)程，并且這種現(xiàn)象是不具有周期性、雖然沒有收斂但是有界限，對(duì)于初始值非常敏感。并且混沌學(xué)的發(fā)現(xiàn)受到全世界范圍內(nèi)物理學(xué)家的歡迎，在之后的一些會(huì)議中，混沌學(xué)逐漸應(yīng)用到氣象學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)以及信息科學(xué)中，對(duì)這些行業(yè)起到了促進(jìn)發(fā)展的作用。使用混沌調(diào)制進(jìn)行通訊信息的保密主要是因?yàn)榛煦缤ㄐ攀且曰煦绮ㄗ鳛樾盘?hào)的載體，并且只有通過(guò)與發(fā)送端相同的設(shè)備才可以接收并且破譯信號(hào)，這一點(diǎn)有效的降低了信息在傳輸過(guò)程中被截獲破譯的可能性。并且混沌調(diào)制通信的信號(hào)具有類噪音以及難預(yù)測(cè)等特點(diǎn)，這也給信號(hào)的截獲帶來(lái)巨大難度。

二、混沌調(diào)制內(nèi)涵

混沌現(xiàn)象是指在非線性系統(tǒng)過(guò)程中出現(xiàn)的類隨機(jī)、確定的過(guò)程，由于其具有非周期、有界限、并且不收斂的過(guò)程，它對(duì)于初始條件非常敏感。通過(guò)混沌的序列對(duì)開始條件的敏感性，因此可以通過(guò)信號(hào)恢復(fù)以及混沌掩蓋用于多址通信，而且混沌現(xiàn)象具有類噪聲特性，這一點(diǎn)對(duì)通信系統(tǒng)的提升有非常重要的作用，通過(guò)對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)確再生 可以用于信號(hào)恢復(fù)以及混沌掩蓋?；煦缯{(diào)制的保密主要是根據(jù)將信號(hào)掩藏在混沌載波中，并且通過(guò)符號(hào)的相關(guān)動(dòng)力學(xué)對(duì)不同形狀的波形進(jìn)行分析剖析，在信號(hào)傳輸以及接收端必須使用相同的設(shè)備。所以，在實(shí)現(xiàn)混沌調(diào)制通信實(shí)現(xiàn)混沌的同步時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，要確保設(shè)備保持同步，需要對(duì)設(shè)備的初始值進(jìn)行設(shè)定?；煦缯{(diào)制的保密技術(shù)可以分為三點(diǎn)：混沌涵蓋技術(shù)、混沌監(jiān)控技術(shù)以及混沌參數(shù)調(diào)制。

三、混沌調(diào)制保密方法

1、混沌掩蓋。混沌掩蓋被稱為混沌隱藏或者混沌遮掩，它是最先提出來(lái)的混沌保密方式?；煦缪谏w技術(shù)的基本原理是：通過(guò)在發(fā)送端采用混沌信號(hào)作為載體對(duì)信號(hào)進(jìn)行遮掩或者對(duì)信號(hào)進(jìn)行隱藏，在信號(hào)的接收端利用混沌同步對(duì)接收到的混沌信號(hào)進(jìn)行去遮掩，進(jìn)而可以獲得傳輸?shù)年P(guān)鍵信息。使用混沌技術(shù)進(jìn)行信號(hào)掩蓋使用的方法主要有：相加、相乘以及或者兩者的結(jié)合，要實(shí)現(xiàn)這種通訊方法主要依賴混沌系統(tǒng)之間的同步，對(duì)于使用混沌技術(shù)進(jìn)行信息傳遞時(shí)，需要傳送的信息的幅值基本非常小，只有這樣才可以保證混沌信號(hào)不會(huì)過(guò)于偏離原有軌跡，但是幅值較小使其非常容易受到信道噪音干擾。所以，混沌掩蓋技術(shù)存在著對(duì)信號(hào)噪聲過(guò)于敏感、對(duì)線路的帶寬有限制、而且保密性相對(duì)較低的缺點(diǎn)，在實(shí)際的使用中有困難。對(duì)于混沌掩蓋技術(shù)只能適應(yīng)慢變信號(hào)，其對(duì)快變以及時(shí)變信號(hào)無(wú)法很好地進(jìn)行相應(yīng)的信息處理。

2、混沌鍵控。實(shí)現(xiàn)混沌鍵控技術(shù)主要通過(guò)兩點(diǎn)進(jìn)行：一是混沌開關(guān)鍵控——通過(guò)其發(fā)送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制發(fā)送端混沌系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，使傳送的數(shù)值在兩者值之間進(jìn)行相應(yīng)的切換，因此，可以確保信息可以被編碼在兩個(gè)混沌吸引內(nèi)，在接收端進(jìn)行設(shè)備配置時(shí)需要保證接收端與傳送端相同，并且相應(yīng)參數(shù)需要控制為固定這兩個(gè)值得其中一個(gè)。信號(hào)在進(jìn)行發(fā)送時(shí)，時(shí)間間隔內(nèi)，需要通過(guò)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)每個(gè)混沌系統(tǒng)的相對(duì)誤差，通過(guò)檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷信號(hào)是否發(fā)送完成。另一個(gè)是差分混沌技術(shù)——將發(fā)送的每個(gè)信息的時(shí)間間隔分為兩段，一段時(shí)對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行傳送，另一段是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。參考的信息主要取決于發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，并且通過(guò)信號(hào)進(jìn)行有關(guān)解調(diào)，通過(guò)這一步可以實(shí)現(xiàn)接收端傳輸信號(hào)的恢復(fù)。由于差分混沌鍵控技術(shù)中，信號(hào)的沒有周期性，也就是“1”和“0”碼帶有的能量不是完全相同。因此，即便在沒有外在噪音干擾的情況下，進(jìn)行相關(guān)的結(jié)果估算依舊會(huì)出現(xiàn)誤差，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)的誤碼性產(chǎn)生較大影響。通過(guò)將混沌調(diào)頻技術(shù)、混沌多相序技術(shù)引入到差分混沌鍵控技術(shù)中，就可以對(duì)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行有效的解決。盡管如此，它依舊存在受到信道寬帶的相關(guān)限制。所以，很多的學(xué)者把注意力轉(zhuǎn)向高維混沌系統(tǒng)。利用高維混沌系統(tǒng)可以有效減少混沌通信保密出現(xiàn)的相關(guān)問題。

總結(jié)：文章通過(guò)對(duì)混沌技術(shù)的發(fā)展背景以及混沌調(diào)制保密的信號(hào)傳輸優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。并且通過(guò)對(duì)混沌內(nèi)涵進(jìn)行介紹之后將實(shí)現(xiàn)混沌通信的幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，希望可以在之后使用的通信保密技術(shù)中，可以起到一定的借鑒作用，促進(jìn)通信保密技術(shù)的不斷發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]蒲興成.一類連續(xù)混沌系統(tǒng)的自適應(yīng)同步控制器[J〕.四川大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，43（6）：1412.

[2]劉揚(yáng)正，姜長(zhǎng)生.線性反饋控制新的4維超混沌系統(tǒng)同步[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，39（6）：138.