[发明专利]超混沌伪随机序列发生器

说明书

技术领域

本发明属于信息安全中的密码产生技术，具体地，它是利用电子计算机技术、信息编码技术和超混沌系统产生一种超混沌伪随机序列。

背景技术

21世纪的战争模式是信息战，要取得信息优势通信是关键、是灵魂，以保证通信安全、畅通，不被敌方破译。因此，通信抗干扰、保密技术就成为信息战中急待解决的关键技术。

密码技术是保障信息安全的核心技术，随着密码学的进展和现代数字技术的飞速发展，密码技术在军事通信、计算机网络及电子商务等领域得到更广泛的应用。

密码学(Cryptography)包括密码编码学和密码分析学，密码体制设计是密码编码学的主要内容，又分为对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制两种。对称密钥密码体制要求加密解密双方拥有相同的密钥，从加密模式上又分为序列密码和分组密码两类。

序列密码的加密系统由密钥产生器(RKG：Running Key Generator)和加密变换器两部分组成。密钥产生器通过有限状态机(FSM：Finite State Machine)产生伪随机序列来对信息序列进行加密，得到密文序列。序列密码错误扩展小、速度快、利于同步，安全程度高，因此更适用于高速率实时数据传输的通信系统。序列密码的安全保密性主要依赖于密钥序列，如何构造安全可靠的序列密码成为序列密码研究的主要课题。

混沌是自然界客观存在的一种运动形式，是确定系统中的随机现象，是非线性系统所特有的运动状态，它有着系统运动方程描述上的确定性，和运动状态的演变中表现出的随机性，并且对于初始条件极为敏感。混沌的固有特性使得所生成的序列具有较好的伪随机特性，从而被用于数字通信和保密通信系统中。混沌信号的非周期性、宽带频谱、类似噪声的特性，使它具有天然的隐蔽性。另外，混沌信号对初始值敏感的特性使得混沌信号具有长期不可预测和抗截获能力。同时混沌系统本身又是确定性的，由非线性系统的方程、参数和初始值所完全决定，因此，可以方便的复制。

在基于有限域理论的码序列构造方案中，m序列的安全性存在一定的问题(确定r级m序列的特征多项式仅需接收2r个码字)，Gold序列族内的序列数并不是很多，其它的码序列如Bent序列、Hall序列、Legendre序列等实现较为复杂。

正是因为混沌信号的隐蔽性、不可预测性、高复杂度和易于实现的特性，所以在通信领域它也有广泛的应用。混沌扩频序列具有随机性能好，保密性能高，良好的相关特性，而且数量极其大，适合作为扩频通信中的地址码；基于混沌参数调制的加密方式具有加密形式简单、抗破译能力强的优点，是一种十分有前途的加密方式。

由于混沌信号具有随机特性、对初始条件的敏感依赖性和类似噪声的宽带功率谱密度，使得混沌信号很难被破译，即使窃听者知道是混沌信号，但如果不知道电路的类型和精确的参数值，也难于破译。混沌的这种优良特性最早被应用在军事通信中，目前采用混沌信号的保密通信机已被成功应用。

超混沌是一种特殊的混沌系统，通常有两个或两个以上正的Lyapunov指数的混沌系统称为超混沌系统。正的Lyapunov指数越多，运动轨迹越复杂，系统轨道的不稳定方向越多，系统的随机性越强，其抗破译能力越高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用具有高复杂度的超混沌映射，能够得到性能较好的伪随机序列的超混沌伪随机序列发生方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、选定超混沌映射，并设定其初始值x(0)和y(0)；

2、由输入值x(i)和y(i)进行迭代运算，得到超混沌系统的输出x(i+1)和y(i+1)；

3、对x(i+1)和y(i+1)作非线性变换，变换方法为取x(i+1)的奇数位和y(i+1)的偶数位进行合并，并取其逆序作为新的序列z(i+1)的值，此时序列z(i+1)为实值序列；

4、将实值序列z二值化为0-1序列，即得到伪随机序列输出。

在上述步骤1中，选定的超混沌映射应满足其混沌吸引子具有几何对称结构(如CML映射)，CML超混沌映射的吸引子具有菱形的几何对称结构，是符合本发明的要求的。另在上述步骤1中，同时要求初始值x(0)和y(0)的设定要选定在混沌区域内。对于本发明使用的CML映射来说，就是要求：

|x(0)|<1，|y(0)|<1，且|x(0)+y(0)|<1