混沌序列多种周期现象的检测与抵抗方法研究

Chaotic stream cipher, generated from chaotic sequences which are recognized as indecipherable nonlinear key sequences, with its features of infinite period, infinite key space, high complexity, good anti-attacking, lightweight, can be easily realized in engineering. Nowadays, in the wake of acceptance of chaotic cryptography, plenty of researches on chaotic encryption system are studied. Especially, with the rapid development of the large scale integrated circuits, the hardly realization problem of high-accuracy chaotic encryption system is solved gradually, propelling the use of digital chaotic stream cipher chips in practice. This project aims at doing researches on the internal characteristics and external causes of the digital chaotic stream cipher chips, and exploring the local imbalance phenomena and weak randomness problem in the chaotic binary sequences. Through finding and digging the mathematical features of varieties period phenomena in local scale of chaotic binary sequences, the project attempts to build a model that can detect the randomness and local period phenomena of chaotic binary sequences. This project will provide an effective method set of randomness detection and scientific computing evidence for chaotic binary sequences and its applications. On this basis, a new method, reducing the destructiveness of local period phenomena of chaotic binary sequence, will be proposed, thus the randomness of chaotic stream cipher chips will be enhanced. Therefore, the project is of great importance for its satisfying with the actual requirement of secure communication.

混沌序列具有非线性密钥序列难以破译的特点，由此构造的混沌序列密码将具有无限周期、无限密钥空间、高复杂度、抗攻击性强、轻量级、易于工程实现的优势。目前混沌与加密的关联已得到国际的认可，以混沌系统实现加密系统的研究也相继展开，尤其是随着大规模集成电路的迅猛发展，已经使高精度混沌运算电路难以实现类似问题逐渐减弱，使基于芯片级数字混沌序列密码研究向实用化推进。本项目主要针对基于芯片级数字混沌序列密码内部特性和外部成因展开研究，探求克服有限精度影响下的数字混沌序列存在的局部不平衡现象和弱随机问题，通过抽象局部范围内各类周期现象的数学特征，建立一种对数字混沌序列局部周期现象和随机性检测模型，为数字混沌序列随机性的整体检测提供有效的检测方法集，为数字混沌序列面临应用提供科学计算依据，在此基础上将进行抵抗数字混沌序列周期现象研究，提高数字混沌序列密码随机性能指标，为保密通信的实际需求做好准备。

在现代化、数字化、网络化科技发展的今天，混沌保密通信应用主要依赖数字保密通信技术，数字混沌设计成为面向应用的关键，尤其是随着大规模集成电路的迅猛发展，已经使高精度混沌运算电路难以实现类似问题逐渐减弱，使基于芯片级数字混沌序列密码研究向实用化推进。本项目主要针对基于芯片级数字混沌序列密码内部特性和外部成因展开研究，探求克服有限精度影响下的数字混沌序列存在的局部不平衡现象和弱随机问题，通过抽象局部范围内各类周期现象的数学特征，建立一种对数字混沌序列局部周期现象和随机性检测模型，为数字混沌序列随机性的整体检测提供有效的检测方法集，为数字混沌序列面临应用提供科学计算依据，在此基础上将进行抵抗数字混沌序列周期现象研究，提高数字混沌序列密码随机性能指标，为保密通信的实际需求做好准备。.主要研究成果与创新：提出一种对数字混沌序列多周期现象和随机性检测新模型与新算法，为数字混沌序列多周期现象检测奠定基础。提出了一种设计任意正李雅普诺夫指数的离散混沌系统的通用方法，利用给定的正李雅普诺夫指数构建混沌离散系统，这样对保密通信原始混沌核的提供建立了合理的理论框架。通过此国家基金，发表在SCI检索学术期刊论文11篇；发表EI检索学术期刊论文10篇；参加国内外学术会议27次，发表EI会议论文11篇；举办国内外混沌保密通信方面的学术会议2次；出版专著1本；申报发明专利11项，获得授权2项；做学术会议大会邀请报告3次，受邀外校邀请报告3次；培养3名中青年教师为同研究领域的科研骨干，培养研究生毕业18人；学科获得十三五国防特色学科，十三五国防创新平台。通过不懈努力完成几代人的梦想，获得一级学科博士点，带动此研究向前发展。