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超混沌序列的应用与性能分析毕业论文 目 录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 国内外研究状况 1 1.3 研究的目的和意义 2 1.4 主要研究工作和结构安排 2 第2章 混沌系统及混沌序列的研究 3 2.1 混沌的概念与定义 3 2.2 混沌的特性 5 2.3 混沌和超混沌系统 6 2.4 混沌序列 7 2.5 本章小结 7 第3章 超混沌系统及超混沌序列的生成 8 3.1 CNN超混沌系统仿真 8 3.2 超混沌序列生成 11 3.2.1 分位阈值法 11 3.2.2 整体阈值法 12 3.2.3 跳动阈值法 15 3.2.4 四进制法 17 3.2.5 区间采样法 18 3.3 本章小结 19 第4章 超混沌序列随机性分析 21 4.1 单比特测试 21 4.2 扑克测试 22 4.3 游程测试 24 4.4 长游程测试 26 4.5 相关性检测 27 4.6 本章小结 29 第5章 基于超混沌序列图像加密的研究 30 5.1 超混沌序列图像加密原理 30 5.2 超混沌图像加密算法设计 31 5.3 基于超混沌序列图像加密仿真 32 5.4 本章小结 33 结论 34 参考文献 36 致谢 38 附录1 39 附录2 43 附录3 47 附录4 55 附录5 69 第1章 绪论 1.1 课题背景论描述的系统其行为却表现为不确定性－－不可重复、不可预测这就是混沌。1989年英国数学家Matthews首次提出以Logistics映射作为序列密钥生成器，将混沌系统用于信息加密以来，具有一个正的Lyapunov指数的低维混沌系统序列加密已得到广泛研究应用。但低维混沌系统有着如系统的动力特性相对比较简单、确定序列的参数少、密钥简单、安全性不高等缺陷。近年来的研究表明，低维混沌序列的必威体育官网网址性是不够的，要达到所要求的密码强度，一种有效的解决方法是采用两个或两个以上的大于零的Lyapunov指数的超混沌时序对信息加密。超混沌序列是一种特殊的混沌系统，通常具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，系统轨道不稳定的方向越多，系统的随机性越强，其抗破译能力越高。因此，它们更适合于信息加密。 1.2 国内外研究状况 目前，国际上正在探讨使用一些非传统的方法进行信息加密与隐藏，其中混沌理论就是被采纳和得到广泛应用的方法之一。混沌加密是近年来兴起的一个研究课题，基于混沌理论的必威体育官网网址通信、信息加密和信息隐藏技术的研究已成为国际非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题之一，也是国际上高科技研究的一个新领域，基于混沌理论的密码学近来成为很热门的科学[2]。由于混沌在信息安全中的应用都是要利用混沌系统的随机特性，大都体现在通过量化后的随机序列的性能上，因此生成随机序列的随机性将直接影响到系统的安全性，所以混沌量化是其应用的第一步，也是最关键一步。本文从混沌量化算法的原理入手，分析与比较当前主要的混沌量化算法，通过相关检验比较各种算法的优劣，最后从生成密码学安全的伪随机角度，在对提出算法的分析和测试。 1.3 研究的目的和意义 众所周知，混沌信号是由确定性方程产生的类似随机宽频谱信号，具有优良的相关特性。混沌序列复杂、难以长期预测，其来源丰富，并且只需更改系统参数和状态初值即可获得大量的优良序列，因此混沌序列加密受到越来越多的关注，特别适合在必威体育官网网址通信和信息加密领域中应用。 1.4 主要研究工作和结构安排 第1章为绪论部分，首先研究了课题背景及混沌学发展的概况，之后深刻地描述了混沌研究的目的和意义，最后对论文结构安排进行说明。 第2章是对混沌系统及混沌序列的研究，研究了混沌相关原理、混沌的定义及其特性。然后研究了混沌和超混沌系统理论，举出简单的混沌系统模型。最后是混沌序列理论的简述及其在加密信息中的优势。 第3章运用Matlab仿真出了超混沌系统（CNN）相吸引子，并采用了分位阈值法、整体阈值法、跳动阈值法、四进制法、区间采样法等五种方法生成超混沌序列。而且对于前三种生成方法，有优化环节，使序列的随机性更好。 第4章实现了对超混沌二值序列随机性的检测。检测方法有单比特测试、扑克测试、游程测试、相关性检测、长游程测试，检测后分别对其测试结果进行分析比较。 第5章仿真超混沌序列对图像进行加解密过程。采用原图像生成数值与超混沌序列进行异或操作，实现了对图像的加密过程。实验结果证明，算法简单易行，安全性好。第2章 2.1 混沌的概念与定义 混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式，是确定性的、类似随机的过程。其特点为：混沌系统的行为是许多有序行为的集合，而每个有序分量在正常条件下，都不起主导作用；混沌看起来似为随机，但都是确定的；混沌系统对初始条件极