忆阻器混沌及在语音保密通信体系之运用研究

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1、忆阻器混沌及在语音保密通信体系之运用研究第1章绪论1.1研究背景及意义当今时代是数字化信息时代，随着信息时代的不断向前发展，计算机网络的应用和发展给人们的生活带来了极大的方便，人们利用网络来处理各种工作事务以及满足生活上的需要，甚至通过计算机进行娱乐休闲活动，人们之间也通过网络进行交流，计算机的应用已经涉及到了人们生活和工作的各个方面，随着多媒体技术的不断发展，使得空间瞬间缩小了，世界各地的人们都能通过计算机来进行互动，拓展了人们的视野，但是也因此产生了一系列的问题，信息的安全成了一个很重要的指标。其实在很早以前，信息就是一个很重要的交流渠道，

2、极大程度上促进了社会的发展，但是一旦重要的信息发生了流失，将会造成难以估计的后果。尤其是在军事、经济、国家安全以及个人隐私方面等等。但是在社会发展还不先进的时候，人们往往用最简单的方式去保护所要传达的信息，比如一个文件多人传送，类似于分块进行，只不过当是对每个块的操作并没有实际意义上的加密，只是一种防止别人获得整个文件多采取的一种措施。随着科学技术的发展，互联网技术已经促使整个时代发生了翻天覆地的变化，同时也改变了人们生活方式，人们越来越多的参与网上的活动，尤其是随着电子商务的发展，网上贸易成为了一种趋势，而随着越来越多的隐私与机密被曝光，人们

3、也开始意识到信息安全的重要性。近几天,CSDN、天涯社区等网站接连发生用户信息泄露事件,涉及用户总数超过5000万2011年广东省出现的入境记录信息被盗取并放在了某个网站，上面清清楚楚的能看到编号、真实姓名、证件号、出入境时间、等等，信息被盗取事件接二连三的发生，使人们的内心产生了很大的恐惧，因此信息的安全不论在何时都应放在首要的位置去考虑。混沌是非线性系统中出现的具有确定性的、类似随机性的现象，具有非周期的、有界的、但不收敛的特性，对初始条件特别敏感[1-2]。可以用于信息安全的加密，它的类似噪声特性增大了密钥空间从而提高了信息被破解的难度；

4、它可以通过参数的设置实现信号还原，因此可以用于对数据进行正确的解密。混沌作为一种非线性系统可以为信息加密提供性能优良的序列，但目前的混沌系统比较多的是针对低维的混沌系统，经过一些研究发现低维混沌系统在安全通信领域的保密性能不够强，因此向高维的混沌系统方向发展成为一种趋势。而记忆电阻的发现与证实正好解决了这个难题。记忆电阻（Memristor）是由电荷量q和磁通量φ定义的一种具有非线性特性的电阻。它分为有源和无源两种，也叫忆阻器，美籍华人蔡少堂在1971年就提出了第四种电路元件忆阻器存在的概念[3]，但是一直没有得到人们的重视，直到200

5、8年惠普实验室的团队在物理上成功实现了具有忆阻器性能的器件以后，忆阻器才引起了人们的注意，并成为近几年电子学领域和材料学领域的研究热潮，并相继提出了一些能够实现忆阻器特性的各种数学模型。忆阻器在医学、生物科学，人工神经网络，微电子等多个领域展现了其潜在的应用前景。基于忆阻器构成的混沌电路，产生的混沌信号具有非常复杂的拓扑结构。那么就有可能提取出序列性能更加好的PN序列，又由于高维混沌，扩展了系统的密钥空间，因此综合来说，安全性能会更高，Itoh和蔡少棠[11]、Muthusy[12]、文献[76]都利用忆阻器来替换蔡氏二极管后构造了一系列的基于

6、忆阻器的蔡氏混沌电路。不同的是所使用的忆阻器的特性不同。忆阻器的特性可以用单调上升且分段线性的特征来描述，也可以用一个光滑的三次函数来表示。密码学是一个即古老又新兴的学科。说古老那是因为在很早的时候交战双方就发展了密码学，密码学就是信息安全的一个重要分支。说新兴是因为到了70年代中期，随着计算机的发展，信息安全技术才开始大发展。古代的密码技术可以说是一种艺术，而不是一种科学，密码学专家常常是凭知觉和信念来进行密码设计和分析，而不是推理和证明。只是对明文进行隐藏。从1949年香农发表的保密系统的信息理论为私钥密码系统建立了理论基础，从此密码学成为

7、一门科学，但密码学直到今天仍具有艺术性，是具有艺术性的一门科学。这段时期密码学理论的研究工作进展不大，公开的密码学文献很少。1967年Kahn出版了一本专著《破译者（Codebreakers）》，该书没有任何新的技术思想，只记述了一段值得注意的完整经历，包括政府仍然认为是秘密的一些事情。它的意义在于不仅记述了1967年之前密码学发展的历史，而且使许多不知道密码学的人了解了密码学。1976年diffie和hellman发表的文章密码学的新动向，导致了密码学上的一场革命。他们首先证明了在发送端和接受端无密钥传输的保密通讯是可能的，从而开创了公钥密码

8、学的新纪元。加密算法根据密钥个数可以分为对称加密算法与非对称加密算法。对称加密算法也叫单密钥算法，指在加密和解密的过程中使用相同的密钥，具有加解密速度