作者:南寧廣西大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院(530004)
唐秋玲 覃團(tuán)發(fā) 姚海濤 林 硒
來源:《電子技術(shù)應(yīng)用 》
數(shù)字語音混沌保密通信系統(tǒng)及硬件實(shí)現(xiàn)
摘 要:
對離散時(shí)間動力學(xué)系統(tǒng)邏輯影射進(jìn)行變換,使其在一定精度下產(chǎn)生數(shù)字混沌序列,采用該數(shù)字混沌序列作為密碼,構(gòu)造了語音保密通信系統(tǒng),并運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞: 數(shù)字混沌系統(tǒng)
語音加密 硬件實(shí)現(xiàn)
混沌系統(tǒng)具有對初條件極端敏感的特性,它可以提供大量非相關(guān)、類隨機(jī)而又確定可再生的混沌序列。近幾年來,研究混沌和應(yīng)用混沌已經(jīng)成為國際電子工業(yè)界前沿最活躍的一個(gè)研究熱點(diǎn),其中在保密通信方面的應(yīng)用研究也越來越得到人們的重視[1-2]。
混沌序列在密碼學(xué)方面的應(yīng)用起源于80年代末期,由英國數(shù)學(xué)家matthews首先提出[1],其后得到了一定的發(fā)展。國內(nèi)南京大學(xué)聲學(xué)研究所的倪皖蓀、中國科學(xué)院的張洪均等也正在進(jìn)行這方面的研究工作。
基于混沌系統(tǒng)之間能夠達(dá)到自同步[2],發(fā)展了多種同步技術(shù),如:混沌掩埋技術(shù)[3]、混沌調(diào)制技術(shù)[4]、混沌開關(guān)技術(shù)[5]以及數(shù)字混沌通信技術(shù)[6]等,分別運(yùn)用于連續(xù)混沌通信系統(tǒng)和數(shù)字混沌通信系統(tǒng)。眾所周知,數(shù)字通信系統(tǒng)以其抗干擾能力強(qiáng),易于加密,易于大規(guī)模集成等特點(diǎn),在通信行業(yè)中將取代模擬通信而占主要地位。而且,數(shù)字混沌系統(tǒng)比較模擬混沌系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn),保密性能高等優(yōu)勢。因而,混沌技術(shù)在數(shù)字保密通信中的應(yīng)用研究也就更具有現(xiàn)實(shí)意義。
本文對離散時(shí)間動力學(xué)系統(tǒng)邏輯影射進(jìn)行變換,使其在一定精度下產(chǎn)生數(shù)字混沌序列,采用該數(shù)字混沌序列作為密碼,構(gòu)造了語音保密通信系統(tǒng),并運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)。
1 數(shù)字混沌序列的產(chǎn)生
研究證明邏輯映射
可以產(chǎn)生大量具有均值為零、自相關(guān)為δ函數(shù)、互相關(guān)為零統(tǒng)計(jì)特性的優(yōu)良混沌序列,因而可作為理想的密碼序列,應(yīng)用于語音信號的保密傳輸。
要實(shí)現(xiàn)邏輯映射的數(shù)字化,一種方法是采用浮點(diǎn)運(yùn)算。實(shí)際運(yùn)算表明,浮點(diǎn)單精度(32bit)的運(yùn)算結(jié)果脫離了混沌態(tài),浮點(diǎn)雙精度(64bit)的運(yùn)算結(jié)果與理論接近。但在實(shí)際應(yīng)用中,64bit浮點(diǎn)雙精度運(yùn)算需要內(nèi)存空間大,運(yùn)算速度慢,而且不利于數(shù)字硬件實(shí)現(xiàn)。下面我們把邏輯映射的迭代過程由浮點(diǎn)運(yùn)算變換為定點(diǎn)運(yùn)算。
我們?nèi)粘I钪衅毡槭褂玫氖M(jìn)制小數(shù)同計(jì)算機(jī)中使用的二進(jìn)制存在如下關(guān)系:
其中xi=0或1。對(2)式右邊進(jìn)行變換:
其中:,從(3)式可知,x為一十進(jìn)制整數(shù),它是由一個(gè)十進(jìn)制小數(shù)映射而來,而十進(jìn)制整數(shù)在計(jì)算機(jī)中可用定點(diǎn)整數(shù)形式來表示。
我們將(3)式代入邏輯映射(1)可得:
對(4a)式作進(jìn)一步簡化:
這就是
作者:南寧廣西大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院(530004)
唐秋玲 覃團(tuán)發(fā) 姚海濤 林 硒
來源:《電子技術(shù)應(yīng)用 》
數(shù)字語音混沌保密通信系統(tǒng)及硬件實(shí)現(xiàn)
摘 要:
對離散時(shí)間動力學(xué)系統(tǒng)邏輯影射進(jìn)行變換,使其在一定精度下產(chǎn)生數(shù)字混沌序列,采用該數(shù)字混沌序列作為密碼,構(gòu)造了語音保密通信系統(tǒng),并運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞: 數(shù)字混沌系統(tǒng)
語音加密 硬件實(shí)現(xiàn)
混沌系統(tǒng)具有對初條件極端敏感的特性,它可以提供大量非相關(guān)、類隨機(jī)而又確定可再生的混沌序列。近幾年來,研究混沌和應(yīng)用混沌已經(jīng)成為國際電子工業(yè)界前沿最活躍的一個(gè)研究熱點(diǎn),其中在保密通信方面的應(yīng)用研究也越來越得到人們的重視[1-2]。
混沌序列在密碼學(xué)方面的應(yīng)用起源于80年代末期,由英國數(shù)學(xué)家matthews首先提出[1],其后得到了一定的發(fā)展。國內(nèi)南京大學(xué)聲學(xué)研究所的倪皖蓀、中國科學(xué)院的張洪均等也正在進(jìn)行這方面的研究工作。
基于混沌系統(tǒng)之間能夠達(dá)到自同步[2],發(fā)展了多種同步技術(shù),如:混沌掩埋技術(shù)[3]、混沌調(diào)制技術(shù)[4]、混沌開關(guān)技術(shù)[5]以及數(shù)字混沌通信技術(shù)[6]等,分別運(yùn)用于連續(xù)混沌通信系統(tǒng)和數(shù)字混沌通信系統(tǒng)。眾所周知,數(shù)字通信系統(tǒng)以其抗干擾能力強(qiáng),易于加密,易于大規(guī)模集成等特點(diǎn),在通信行業(yè)中將取代模擬通信而占主要地位。而且,數(shù)字混沌系統(tǒng)比較模擬混沌系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn),保密性能高等優(yōu)勢。因而,混沌技術(shù)在數(shù)字保密通信中的應(yīng)用研究也就更具有現(xiàn)實(shí)意義。
本文對離散時(shí)間動力學(xué)系統(tǒng)邏輯影射進(jìn)行變換,使其在一定精度下產(chǎn)生數(shù)字混沌序列,采用該數(shù)字混沌序列作為密碼,構(gòu)造了語音保密通信系統(tǒng),并運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)。
1 數(shù)字混沌序列的產(chǎn)生
研究證明邏輯映射
可以產(chǎn)生大量具有均值為零、自相關(guān)為δ函數(shù)、互相關(guān)為零統(tǒng)計(jì)特性的優(yōu)良混沌序列,因而可作為理想的密碼序列,應(yīng)用于語音信號的保密傳輸。
要實(shí)現(xiàn)邏輯映射的數(shù)字化,一種方法是采用浮點(diǎn)運(yùn)算。實(shí)際運(yùn)算表明,浮點(diǎn)單精度(32bit)的運(yùn)算結(jié)果脫離了混沌態(tài),浮點(diǎn)雙精度(64bit)的運(yùn)算結(jié)果與理論接近。但在實(shí)際應(yīng)用中,64bit浮點(diǎn)雙精度運(yùn)算需要內(nèi)存空間大,運(yùn)算速度慢,而且不利于數(shù)字硬件實(shí)現(xiàn)。下面我們把邏輯映射的迭代過程由浮點(diǎn)運(yùn)算變換為定點(diǎn)運(yùn)算。
我們?nèi)粘I钪衅毡槭褂玫氖M(jìn)制小數(shù)同計(jì)算機(jī)中使用的二進(jìn)制存在如下關(guān)系:
其中xi=0或1。對(2)式右邊進(jìn)行變換:
其中:,從(3)式可知,x為一十進(jìn)制整數(shù),它是由一個(gè)十進(jìn)制小數(shù)映射而來,而十進(jìn)制整數(shù)在計(jì)算機(jī)中可用定點(diǎn)整數(shù)形式來表示。
我們將(3)式代入邏輯映射(1)可得:
對(4a)式作進(jìn)一步簡化:
這就是
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