基于多级组合复函数投影同步的混沌光通信保密系统研究

With the development of modern communication technology, especially the long-haul optical communications networks, optical chaos and its secure communication application have been widely researched. There are many limitations of few variables、small key space and easy deciphering key for the laser real chaotic system and traditional two-stage synchronization for secure communication. The optical chaos secure communication based on multi-stage combination complex function projective synchronization will be studied in this project. The main research topics of this project are as follows: A double-variable laser complex chaotic system will be modeled through evolutionary algorithms and parameters estimation; The complex dynamic behaviors of the new chaotic system will be studied based on theoretical analysis and numerical simulation; The combination complex function projective synchronization of the laser complex chaotic system will be researched based on stability theory and hybrid control method; Based on multi-stage encryption and multi-stage decryption, the multi-stage combination complex function projective synchronization of the groups of laser complex chaotic systems will be applied in secure communication. The research results of this project will enrich the theory of information optics, and provide new ideas and methods for enlarging the key space to strengthen the safety of the chaos optical secure communication.

在现代通信技术特别是全光网络高速发展的趋势下，光学混沌及其保密通信技术以其独特的优势受到了国内外的广泛关注。传统的激光实混沌系统以及两级混沌同步保密通信方案存在变量少、产生密钥空间小、易破译等局限。本项目拟开展基于多级组合复函数投影同步的混沌光通信保密系统的理论研究。研究内容包括：通过演化算法和参数估计构造光电反馈激光复混沌系统；采用动力系统理论分析和计算机数值模拟等方法分析该系统的动力学行为；基于稳定性理论和混杂控制技术，开展激光复混沌系统组合复函数投影同步研究；合理设置同步级数，通过多级分割加密和复合解密，开展基于激光复混沌系统群多级组合复函数投影同步的保密通信研究。本项目研究成果将丰富信息光学与光电子学理论，为利用增加密钥空间加强混沌光通信保密系统的安全性和可靠性提供新思路和新方法。

在现代通信技术特别是全光网络高速发展的趋势下，光学混沌及其保密通信技术以其独特的优势受到了国内外的广泛关注。针对激光实混沌系统动力学行为相对简单及两级混沌同步保密通信方案存在密钥空间小、易破译等局限，本项目在已有研究成果基础上，开展了激光复混沌系统及其组合函数投影同步保密通信研究。主要的研究成果包括：将激光混沌系统从实数域扩展到复数域，通过演化算法和参数估计构建了新型激光复混沌系统模型，采用动力系统理论分析和计算机数值模拟等方法分析了其复杂动力学行为；基于稳定性理论和混杂控制技术，研究了多个混沌或复混沌系统之间的组合函数投影同步以及以混沌系统为节点的复杂网络的有限时间和固定时间同步；探讨了多级组合混沌同步在信息安全传输中的应用，在驱动系统和响应系统中引入时钟同步模块，使得多混沌系统的组合方式可以按照时间快速切换以增强保密系统的安全性；将激光复混沌系统生成的混沌序列作为图像加密的密钥，综合混沌加密和DNA编码等技术，实现了混沌图像分块加密。本项目研究成果将丰富混沌理论与信息光学理论，为利用增加密钥空间加强混沌保密通信系统的安全性和可靠性提供新思路和新方法。