基于数字混沌序列的变换域通信系统基函数产生方法

第37卷第3期计算机仿真2020年3月文章编号.1006-9348(2020)03-0264-06混沌映射和流密码结合的图像加密算法仿真严利民，葛雨阳，石磊(上海大学微电子研究与开发中心，上海200072)摘要:为了有效改进彩色图像加密的效果和安全性，在对采用混沌映射的图像加密算法研究的基础上,提岀一种结合混沌映射和流密码的彩色图像加密算法。

加密过程采用置乱-扩散结构:在置乱阶段首先根据输入图像初始化Kent混沌系统，再利用Kent混沌系统生成ZUC-256流密码算法的初始密钥和初始向量,ZUC-256算法随后生成随机序列对彩色图像进行R、G、B三轮像素值置乱。

在扩散阶段同时使用Kent混沌系统和ZUC-256流密码算法生成的随机序列对输入图像的像素值进行扩散。

仿真结果显示，提岀的算法具有加密算法简单、密钥空间大等特点,能较好地抵抗差分分析攻击、统计特性攻击。

关键词:数字图像;混沌系统;流密码算法;加密中图分类号:TP391.9文献标识码：BSimulation of Image Encryption Algorithm Based On ChaoticMap And Stream CipherYAN Li-min,GE Yu-yang,SHI Lei(Microelectronics Research and Development Center,Shanghai University,Shanghai200072,China) ABSTRACT：In order to efficiently improve the quality and security of color image encryption,an encryption algo­rithm for color image is proposed with the combination of chaotic map and stream cipher,based on the study of image encryption algorithm using chaotic map.The encryption algorithm adopted a scrambling-diffusion structure,that is, firstly,the Kent chaotic system was initialized according to the input image in the scrambling phase,and then,the initial value and initial vector of the ZUC-256stream cipher algorithm were generated by the Kent chaotic system.After that,the ZUC-256algorithm generated a random sequence pair which scrambled the R,G,and B pixel values of the color image ter,the pixel values of the input image were diffused by using the Kent chaotic sys・tem and the random sequence generated by the ZUC-256algorithm in the diffusion stage.The experimental results demonstrate that the proposed encryption algorithm is characterized by a simple encryption algorithm with large key space,and it is able to resist differential cryptanalysis and statistics-based attack.KEYWORDS:Digital image；Chaotic system；Stream cipher algorithm；Encryption1引言在当今网络时代，人们在网络中不仅仅传输简单的文本信息,而且越来越倾向于在网络中分享音频、图像、视频等多媒体信息。

蔡氏电路及混沌现象研究一、引言在非线性电路中蔡氏电路是迄今为止产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。

混沌(chaos)现象的研究是非线性系统理论研究中的前沿课题之一,混沌现象普遍存在物理、化学、生物学，以及社会科学等等各个学科领域中,是在确定性系统中出现的一种貌似无规则、类似随机的现象,是非线性动力学系统特有的一种运[1]。

动形式。

蔡氏电路是一个能产生混沌现象的最简单三阶自治电路1983年，美籍华裔科学家蔡少棠教授首次提出了著名的蔡氏电路(chua's circuit)。

它是历史上第一例用电子电路来证实混沌现象的电路，也是迄今为止在非线性电路中产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。

通过改变蔡氏电路的拓扑结构或电路参数，可以产生倍周期分叉、单涡卷、周期3、双涡卷吸引子、多涡卷吸引子等十分丰富的混沌现象。

因此，蔡氏电路开启了混沌电子学的大门，人们已围绕它开展了混沌机理的探索、混沌在保密通信中的应用研究，并取得了一系列丰硕的成果。

图1(a)是蔡氏电路的电路拓扑图，它是一个三阶电路，有两个电容、一个电感、一个线性电阻，并含有一个非线性电阻元件N，它R的伏一安特性曲线如图1 (b)所示，是一个分段线性函数，中间一段呈现负电阻的特征，它可以用开关电源等电子电路来实现。

．考虑图1(a)的电路，非线性电阻的伏安特性曲线由图1(b)给出。

蔡氏电路的动力学特性由下列各式描述：其中v，v和i分别是C，C两端的电压以及流过￡的电流，21c1Lc2g(vc1)是图(6)所示的分段线性化函数，G=1／R。

该电路描述可以写成无量纲的形式(即下面的正规化状态方程)：其中，α和α是非线性函数，满足如下方程：)·K(是参数，21．其中m和m是参数。

给定适当的参数，该系统表现出混沌行为。

10方程(2)是非线性的微分方程组，一般需要用四阶龙格一库塔算法这样的数值方法求解。

其算法思想如下：基于Tavlor级数展开的方法，利用f在某些点处函数值的线性组合构造差分方程，从而避免高阶导数的计算。

一种基于混沌加密的信息隐藏方法作者：吴柯来源：《现代电子技术》2008年第11期摘要：用Logistic映射生成混沌序列，对文本信息的ASCII 码进行加密，产生二进制信息流。

将图像进行DCT变换，并用一个量化表对变换后的系数进行量化,将加密后的二进制信息嵌入到图像的DCT系数中以实现信息隐藏，在秘密信息的提取过程中不需要原始图像的参与。

实验结果表明,该方法具有较好的隐蔽性，对图像质量影响较小。

关键词：信息隐藏；数字图像；离散余弦变换；混沌加密中图分类号：TP391.41 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)11-073-An Information Hidden Method with Chaotic Encryption(Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang,414000,China)Abstract：Chaotic sequence is produced Logistic,carring on the encryption to the text information ASCII code,has binary information flow.On image of DCT transform,set coefficients after transform quantized with a quantization table.The binary message after encrypt to embedding the Discrete Cosine Transform(DCT) coefficients of image realizes the information hidden,extracting the secret information is not need the primitive image to participation.The experimental resuls indicate that this method has good hiding and security,is smaller to the image quality influence.Keywords：information hidden;digital image;DCT;chaos encryption1 引言信息隐藏是将秘密信息(文本、声音、图像、视频等) 通过一定的算法隐藏进另一可公开的文件(称为载体)当中的过程,隐藏后的载体文件对外仍表现为原来的形式,公众感觉不到秘密信息的存在。

基于概率的自适应跳频通信系统中的跳频图案产生方法杨晓文;申晓红;姜喆;赵瑞琴;王海燕【期刊名称】《数据采集与处理》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】为了提高水声跳频通信系统的可靠性和保密性，提出了基于误码率映射和对伪随机数流的量化来产生跳频图案的方法，该方法将各个跳频频点的误码率映射为一个概率密度函数，由此得到量化向量，根据伪随机数发生器产生的满足特定统计规律的伪随机数流和特定的量化准则，对伪随机数流进行量化，生成跳频图案，进行跳频通信。

构建基于概率的自适应跳频通信仿真系统，仿真结果表明基于概率的自适应跳频通信相对于传统的跳频通信或自适应跳频通信误码率更低，且保密性更强。

%To improve the reliability and security of underwater acoustic (UWA ) FH system ,a method producing frequency hopping (FH) pattern is presented based on bit error rates (BER) mapping and the quantification of pseudo random numbers .BER of all FH channels are mapped into the probability densi‐ty function (PDF) ,a quantitative vector can therefore be obtained .Furthermore ,the pseudo random numbers ,produced by the pseudo random number generator ,generate FH patterns according to the spe‐cific statistical rule and quantitative criteria ,which are u sed for FH communications .A specific adaptive FH communication simulation system based on probabilities is further established .Experimental simula‐tion demonstrates that the proposed method has a lower BER compared withthe traditional FH or adap‐tive FH .Moreover ,it features better security performance .【总页数】6页(P585-590)【作者】杨晓文;申晓红;姜喆;赵瑞琴;王海燕【作者单位】西北工业大学航海学院，西安，710072;西北工业大学航海学院，西安，710072;西北工业大学航海学院，西安，710072;西北工业大学航海学院，西安，710072;西北工业大学航海学院，西安，710072【正文语种】中文【中图分类】TN914.41【相关文献】1.基于数字混沌序列的变换域通信系统基函数产生方法 [J], 吕军慰;陈自力;倪蕾2.基于Matlab与Optisystem的OFMD信号的产生以及在光纤通信系统中的传输过程的仿真 [J], 耿宁遥;蒋远堃;王爽3.MIMO通信系统中基于线性星座预编码的信道估计方法 [J], 赵欣远; 韩曦; 白文乐; 周迎春; 赵雨雨4.水声通信系统中基于交替迭代的脉冲噪声与多普勒频移联合处理方法 [J], 曾宇恩;李有明;王晓丽5.一种基于概率产生式特征学习的图像检索方法 [J], 王存刚;王斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

混沌数学原理
混沌数学原理是一种研究非线性动力系统的数学理论。

它的核心思想是通过计算和分析系统的微小变化，揭示了复杂系统中的混沌行为。

混沌现象特指对初值的微小变化极其敏感，使得系统的演化变得不可预测，即使系统的运动规律是确定的。

混沌数学原理的应用十分广泛，涵盖了物理学、生物学、经济学等学科领域。

例如，混沌数学被用于模拟和解释气象学中的天气变化、描述化学反应动力学中的复杂反应过程和探索神经网络中的行为等。

此外，混沌数学还在密码学、通信系统和随机数生成等领域有重要的应用。

混沌数学的研究方法主要包括分岔图、相空间、李雅普诺夫指数等。

其中，分岔图是一种展示系统状态随参数变化而发生的相变的图形，相空间则是用来描述系统状态的集合，李雅普诺夫指数衡量了系统对初值微小扰动的敏感性。

混沌数学原理的发展始于20世纪60年代末的三体问题研究，当时的科学家通过计算机模拟发现，三体问题中的天体运动具有混沌性质。

此后，混沌数学理论得到了持续的发展，成为了现代非线性动力学的一部分。

总之，混沌数学原理揭示了非线性动力系统中的混沌行为，对于解释和模拟复杂现象有着重要的作用。

通过深入研究混沌数学，我们可以更好地理解和掌握自然界中的非线性现象。

基2 fft 算法（时域、频域）的基本原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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基于F-范数的小波自适应量化的语音伪装
陈亮;刘实;李云剑
【期刊名称】《中山大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2004(043)A02
【摘要】提出一种小波域自适应量化的语音伪装算法。

首先对语音信号进行小波变换，由混沌序列控制嵌入位置，并采用固定阶距量化实现秘密信息的隐藏。

在此基础上通过F-范数自适应控制量化阶距的变化。

实现了基于F-范数的语音伪装算法。

仿真实验表明算法安全性高、透明性好，在多种干扰情况下均能盲提取出秘密信息。

【总页数】4页(P46-49)
【作者】陈亮;刘实;李云剑
【作者单位】北京理工大学信息技术学院，北京100081;解放军理工大学通信工程学院，江苏南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】TP309
【相关文献】
1.基于F-范数的变换域通信系统同步参数估计算法 [J], 谢铁城;达新宇;褚振勇;王舒
2.基于Gestalt视觉心理学和最小F-范数的图像显著区域检测和分割 [J], 方志明;崔荣一;金璟璇
3.基于F-范数的小波自适应量化的语音伪装 [J], 陈亮;刘实;李云剑
4.基于F-范数的不确定性平差模型的解算方法 [J], 鲁铁定;朱国红
5.基于小波变换的语音伪装算法 [J], 彭静玉;赵鹤鸣
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通信系统的抗干扰技术摘要：在通信技术迅猛发展的今天，通信系统的抗干扰技术已经成为通信研究的一项重要内容。

通过对各种通信系统抗干扰技术的研究分析，变换域通信系统具有更高的抗窄带干扰性能，分析和研究了变换域通信系统中基函数生成的主要算法。

通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。

关键词：信号处理空间处理事件处理通信对抗扩频技术实用性可靠性一、扩展频谱抗干扰技术跳频技术是用扩频码序列去进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。

它是一种比较成熟的抗干扰技术，具有较强的抗干扰能力，已在战术通信中得到广泛的应用。

国外自六十年代起就对跳频体制的理论和技术进行了研究，七十年代即研制出实用的跳频电台，到了八十年代，跳频电台已成为世界各主要国家的重要通信装备。

随着调制技术、编码技术、微电子技术、特别是DSP技术和计算机网络技术的迅速发展，跳频技术在90年代又有了新的发展，目前正向着自适应、高速、变速率和宽带的方向发展。

直接序列扩频是一种真正对抗的抗干扰体制，它将有用信号在很宽的频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，用很低的信号功率谱进行通信，使信号淹没的噪声里，敌方不容易发现信号。

该技术的特点是信号隐蔽性好，截获概率低，并能抗多径干扰，而且容易实现码分多址体制。

直接序列扩频技术在卫星通信，例跟踪与数据中继卫星系统、微波通信、数字蜂窝通信中结合CDMA多址技术及军用电台中得到了广泛的应用，提高了通信的抗干扰能力。

由于器件的进步及混沌理论的直接序列的出现，使直接序列系统更利于同步和减少码间串扰，为实现超宽带序列扩频创造了条件。

典型的产品有美国SICOM公司1995年在美国95年联合武士互通性演示验证（JWID'95）演示会上演示它开发的宽带短波收发信机。

基于优选混沌切换序列的TDCS伪随机相位生成方法
郭尧;毛玉泉;张衡阳;王杰
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2014(014)026
【摘要】为了提高变换域通信系统(transform domain communication system,TDCS)基函数的随机性与相关性,提出了一种基于优选混沌切换序列映射产生基函数伪随机相位的方法.该方法首先根据参数的不同设置产生混沌序列,然后根据平衡性与自相关性进行优选,得到优选后的序列进行映射产生伪随机相位,生成的基函数通过对数据进行调制实现通信.与传统一维m序列产生方法相比,利用优选混沌切换映射产生的基函数具有更好的随机性和相关性,在多用户条件下,有效降低了系统误码率,提高了变换域通信系统的抗截获能力,具有良好的多址应用能力.
【总页数】5页(P239-243)
【作者】郭尧;毛玉泉;张衡阳;王杰
【作者单位】空军工程大学信息与导航学院,西安710077;空军工程大学信息与导航学院,西安710077;空军工程大学信息与导航学院,西安710077;空军工程大学信息与导航学院,西安710077
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.TDCS伪随机相位生成法及其改进 [J], 朱丽莉;王舒
2.基于双Gold序列的TDCS基函数伪随机相位生成方法 [J], 郭尧;毛玉泉;张衡阳;李平博;王建翔
3.基于双Gold序列的TDCS基函数伪随机相位生成方法 [J], 郭尧;毛玉泉;张衡阳;李平博;王建翔;
4.基于扩频的复合混沌优选序列生成方法 [J], 田明浩;徐晓丹;刘芳;冯永新
5.一种伪随机性较好的二值混沌序列生成算法 [J], 董雯
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