通信与网络中的基于脉冲同步的混沌保密通信系统

摘要：介绍了脉冲混沌同步的基本原理，提出了基于脉冲同步的一般化混沌保密通信系统。针对该系统存在的传输时间帧拥堵问题，提出一种“信息感应”脉冲同步系统。该系统中有用信息被嵌入在发射端的同步脉冲里，在接收端再通过这些脉冲被感应出来，解决了时间帧拥堵的问题。      关键词：脉冲同步 混沌保密通信 时间帧拥堵 1990年，美国海军实验室研究人员Pecora和Carroll首次利用驱动一响应法实现了两个混沌的同步后，混沌同步技术和混沌保密通信成为国际、国内通信领域的一个研究热点。国际上相继提出了各种混沌通信制式及其理论与方法，由此使混沌保密通信成为现代通信领域的一个新的分支。 混沌保密通信发 【通信与网络中的基于脉冲同步的混沌保密通信系统】 通信与网络领域的研究焦点之一是混沌保密通信系统，尤其在脉冲同步技术的应用上。混沌同步是混沌理论的一个重要分支，1990年Pecora和Carroll的开创性工作使得混沌同步成为国际通信研究的热点。混沌保密通信以其高度的复杂性和不可预测性，为信息传输提供了更高的安全性，被视为现代通信领域的新方向。 混沌保密通信的发展可以分为四代。第一代包括加性混沌遮掩系统和混沌键控系统，第二代是混沌调制系统，第三代是混沌密码系统，而第四代则是基于脉冲控制理论的脉冲同步混沌系统。第四代系统的显著优点是解决了前几代中同步信号带宽过宽、信道利用率低的问题，如三阶混沌发射机只需小于95Hz的带宽即可实现同步。 脉冲同步是混沌保密通信系统的核心技术，其基本原理是通过非线性系统的脉冲驱动，使驱动系统与响应系统在特定时刻（τi）达到状态同步。脉冲同步系统通常由两部分组成：驱动系统和响应系统。驱动系统在离散时刻发送状态信息，响应系统根据这些信息调整自身状态。脉冲同步误差系统可以通过脉冲微分方程描述，其鲁棒性优于连续同步系统，特别是在小脉冲间隔时，更能抵抗信道噪声和参数失配。 然而，脉冲同步也存在同步建立时间较长的缺点。为解决这一问题，文中提出了一种“信息感应”脉冲同步系统，将有用信息嵌入同步脉冲中，接收端通过感应脉冲来恢复信息，有效地缓解了时间帧拥堵的问题。 一般化的脉冲同步混沌保密通信系统通常包括发射机和接收机，两者内部都有混沌系统。发射机生成包含同步脉冲的时间帧，这些帧由同步区和信息区组成。同步区用于保持发射端和接收端的混沌系统同步，信息区则包含加密信息。接收机通过分解模块分离出同步脉冲并用于同步混沌系统，解密模块使用同步脉冲产生的密钥信号来恢复原始信息。 这种系统设计结合了脉冲同步的优势，提高了信号复杂度，减少了冗余信息，从而提升了系统的安全性。尽管低维混沌系统可能不够安全，但可以通过开发高维超混沌系统或结合传统密码学方法来增强安全性。脉冲同步提供了一种减少冗余信息的有效途径，即使在低维混沌系统中也能实现较高的安全性。 脉冲同步混沌保密通信系统是通信安全领域的重要研究方向，它通过独特的同步机制和信息嵌入方式，克服了传统混沌通信的局限，为高效且安全的信息传输提供了新的解决方案。未来的研究将继续探索如何优化同步性能，提高系统鲁棒性，并进一步增强混沌保密通信的安全性。