基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统技术方案

本发明专利技术属于网络空间信息安全的混沌保密通信技术领域，应用网络科学理论方法，具体研制了基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，适合于互联网上的保密通信。包括：由两个束晕‑混沌系统构成的驱动‑响应同步保密通信电路、由若干个束晕‑混沌系统构成的小世界拓扑耦合同步保密通信电路、由若干个小世界拓扑耦合同步保密通信电路构成的多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路；在驱动‑响应同步保密通信电路、小世界拓扑耦合同步保密通信电路、多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内均能利用混沌同步信号实现任意两个束晕‑混沌系统之间端到端的混沌保密通信。

Network security system based on combination of accelerator strong beam halo and network characteristics

The invention belongs to the field of chaotic secure communication technology in the network space information security. The network secrecy system based on the combination of the accelerator beam halo and the network multiple characteristics is developed by using the network scientific theory and method. It is suitable for the secure communication on the Internet. It consists of two beam halo chaotic systems, a small world topology coupled synchronous secure communication circuit, a small world topology coupled synchronous secure communication circuit composed of several beam halo chaotic systems, and a multi local small world topology coupled synchronous secure communication electricity composed of several small world topology coupled synchronous secure communication circuits. The chaotic synchronous communication circuit, the small world topology coupled synchronous secure communication circuit and the multi local small world topology coupled synchronous secure communication circuit can be used to realize the chaotic secure communication between the end to end of two arbitrary halo chaotic systems.

【技术实现步骤摘要】
基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统
本专利技术属于网络空间信息安全的混沌保密通信
，具体涉及基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统。
技术介绍
混沌系统具有特殊的复杂性特征，其中最显著的特征之一是其演化过程对初始条件和参数微小干扰极为敏感，混沌对初始条件的敏感依赖性而能产生数量众多、非相关、类随机而又确定可再生的混沌序列，这种序列在密码学方面的应用研究也越来越得到人们的重视。混沌序列具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、似噪声的特性，特别适合于保密通信领域。20世纪90年代初，混沌理论和应用研究取得了突破性进展，为混沌保密通信提供了理论基础。美国海军实验室佩科拉(Pecorra)和卡罗尔(Carroll)首先应用电路试验实现了混沌同步，并利用混沌同步实现了保密通信及信息处理的实验，Ditto等实验证明了混沌控制方法的有效性。在这些理论与实验重要成果的推动下，90年代以来在国际上掀起了混沌保密通信技术及其应用的热潮，为国际上高新科技发展开辟了一个新的生长点和应用天地，二十多年来混沌保密通信研究已成为现代信息科学的一个重要分支。我国从20世纪90年代以来一直跟踪国外该领域的研究，每年国家自然科学基金资助一些混沌通信的面上基金、青年基金和有关重点项目，还有信息产业部科技发展计划相关项目等。2006年，我国国家密码管理局将混沌密码、量子密码、生物密码和自序列密码一起列入“十一五”国家密码发展基金密码理论研究课题的选题指南中，说明混沌密码研究在信息安全领域的重要性。2007年，本项目组三单位在哈尔滨联合组织了全国第一届混沌应用研讨会，后来拓广为全国混沌与分形会议至今已经开了十届；2010年第6届中国网络科学论坛的其中一个主题探讨了复杂网络应用与网络混沌保密通信；2014年10月中国密码学会混沌保密通信分会在武汉成立，2015年至今已召开三届全国混沌保密通信会议，这表明我国在混沌保密通信应用领域进入稳步发展时期。随着信息化、网络化的高速发展，各种失泄密和窃听等事件引起人们对信息安全的高度关注，信息安全正面临着日益严峻的挑战，混沌保密通信的不断深入发展为网络通信提供了新的保密通信方案，但迄今国内外绝大多数混沌保密通信系统利用Henon映射、Logistic映射和Chua电路等传统混沌系统进行加密，其混沌系统的混沌特性往往比较单一、并被人熟悉，暴露出密码复杂度、抗破译难度等一定的局限性。世纪之交，随着网络科学取得突破性进展，即小世界网络和无标度网络的两大发现，为网络空间信息安全研究注入了生机和难得机遇，为解决上述问题提供了崭新的思想方法和强有力的武器，为网络信息安全开辟了广阔的应用前景。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术目的在于：利用强流加速器强流粒子束产生的特有的束晕－混沌的基本特性，以及复杂网络具有小世界及无标度特性，基于多种特性相结合，并应用我们提出的统一混合网络理论方法，设计和研制一种新型网络保密通信系统(适合于互联网上)。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，包括由两个束晕-混沌系统构成的驱动-响应同步保密通信电路、由若干个束晕-混沌系统构成的小世界拓扑耦合同步保密通信电路、由若干个所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路构成的多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路；在所述驱动-响应同步保密通信电路内的两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信；所述混沌保密通信是指，在发送原始信号的所述束晕-混沌系统上，利用混沌同步信号作为加密信号将所述原始信号加密为传输信号，在接收所述传输信号的所述束晕-混沌系统上，利用所述混沌同步信号作为解密信号对所述传输信号进行解密得到所述原始信号；所述混沌同步信号是指两个或多个所述束晕-混沌系统分别通过驱动-响应或耦合同步控制方法实现同步控制之后得到的混沌信号。进一步，所述束晕-混沌系统的束晕-混沌特性是强流加速器强流粒子束产生的束晕-混沌特性，所述束晕-混沌特性遵循束晕-混沌方程：其中，x1、x2和x3为状态变量，是所述束晕-混沌系统的初值条件；t为时间变量，为x1对t的一阶导数，为x2对t的一阶导数，为x3对t的一阶导数；Q、ω、a和b分别为所述束晕-混沌系统的参数，是常量；通过设定所述初值条件和所述参数使得所述束晕-混沌系统产生所述束晕-混沌特性。进一步，根据所述束晕-混沌方程设计电路芯片作为所述束晕-混沌系统，所述电路芯片包括实现所述状态变量x1的电路、实现所述状态变量x2的电路、实现所述状态变量x3的电路。进一步，所述驱动-响应同步保密通信电路的两个所述束晕-混沌系统的所述初值条件不相同；其中一个所述束晕-混沌系统有一个输出端作为所述驱动-响应同步保密通信电路的驱动端，另一个所述束晕-混沌系统有一个输入端和一个输出端作为所述驱动-响应同步保密通信电路的响应端，利用所述驱动-响应同步得到的所述混沌同步信号作为加密信号将所述原始信号加密为传输信号，利用所述混沌同步信号作为解密信号对所述传输信号进行解密得到所述原始信号。进一步，所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路内，利用耦合同步控制实现每个所述束晕-混沌系统同步获得所述混沌同步信号；所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的每个所述束晕-混沌系统的所述初值条件不相同。进一步，所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路由所述束晕-混沌系统通过电路连接构成小世界耦合同步网络。更进一步，所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路由20个所述束晕-混沌系统构成。进一步，所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路由两个所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路构成；所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的每个所述束晕-混沌系统的所述初值条件不相同。更进一步，所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内通过耦合同步控制实现每个所述束晕-混沌系统同步获得所述混沌同步信号。进一步，所述基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统具有小世界/无标度特性。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术是基于加速器强流束晕和网络多特性结合的原理而研制的保密通信系统，利用束晕-混沌同步控制的方法作为保密通信电路的设计原理，分别设计了驱动-响应同步保密通信电路、小世界拓扑耦合同步保密通信电路以及多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路。这三种保密通信电路采用端到端加密方式，所有数据(原始信号)在被传输之前进行加密，数据(即加密后得到的传输信号)在被传输时到达终点之前不进行解密,在每一个终点对接收到的信号(即加密后得到的传输信号)进行解密，因此数据(即加密后得到的传输信号)在整个传输过程中均受到加密保护，所以即使有节点被损坏也不会使数据泄密。2.统一混合网络理论模型是在小世界或无标度网络中引入随机、确定、择优或扶贫等连接方式，通过混合比来调整网络中多种连接方式的比例，从而能够获得不同的复杂网络特性。本专利技术设计的小世界拓扑耦合同步保密通信电路和多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路可以应用统一混合网络理论调控束晕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，其特征是：包括由两个束晕‑混沌系统构成的驱动‑响应同步保密通信电路、由若干个束晕‑混沌系统构成的小世界拓扑耦合同步保密通信电路、由若干个所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路构成的多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路；在所述驱动‑响应同步保密通信电路内的两个所述束晕‑混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕‑混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕‑混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信；所述混沌保密通信是指，在发送原始信号的所述束晕‑混沌系统上，利用混沌同步信号作为加密信号将所述原始信号加密为传输信号，在接收所述传输信号的所述束晕‑混沌系统上，利用所述混沌同步信号作为解密信号对所述传输信号进行解密得到所述原始信号；所述混沌同步信号是指两个或多个所述束晕‑混沌系统分别通过驱动‑响应或耦合同步控制方法实现同步控制之后得到的混沌信号。

【技术特征摘要】
1.基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，其特征是：包括由两个束晕-混沌系统构成的驱动-响应同步保密通信电路、由若干个束晕-混沌系统构成的小世界拓扑耦合同步保密通信电路、由若干个所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路构成的多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路；在所述驱动-响应同步保密通信电路内的两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信，在所述多局域小世界拓扑耦合同步保密通信电路内的任意两个所述束晕-混沌系统之间能够实现端到端的混沌保密通信；所述混沌保密通信是指，在发送原始信号的所述束晕-混沌系统上，利用混沌同步信号作为加密信号将所述原始信号加密为传输信号，在接收所述传输信号的所述束晕-混沌系统上，利用所述混沌同步信号作为解密信号对所述传输信号进行解密得到所述原始信号；所述混沌同步信号是指两个或多个所述束晕-混沌系统分别通过驱动-响应或耦合同步控制方法实现同步控制之后得到的混沌信号。2.如权利要求1所述的基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，其特征是：所述束晕-混沌系统的束晕-混沌特性是强流加速器强流粒子束产生的束晕-混沌特性，所述束晕-混沌特性遵循束晕-混沌方程：其中，x1、x2和x3为状态变量，是所述束晕-混沌系统的初值条件；t为时间变量，为x1对t的一阶导数，为x2对t的一阶导数，为x2对t的一阶导数；Q、ω、a和b分别为所述束晕-混沌系统的参数，是常量；通过设定所述初值条件和所述参数使得所述束晕-混沌系统产生所述束晕-混沌特性。3.如权利要求2所述的基于加速器强流束晕和网络多特性结合的网络保密系统，其特征是：根据所述束晕-混沌方程设计电路芯片作为所述束晕-混沌系统，所述电路芯片包括实现所述状态变量x1的电路、实现所述状态变量x2的电路、实现所述状态变量x3的电路。4.如权利要求3所述的基于加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，方锦清，李永，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11