基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法技术

本公开是关于一种基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法，该方法包括以下步骤：利用DNA动态加密系统对比特流信息进行加密得到加密信号；使用WFRFT对调制后的所述加密信号进行星座变换，生成混合载波信号；所述混合载波信号经信道传输至接收端后，接收端对所述混合载波信号进行WFRFT逆变换并完成符号解调；将所述完成符号解调的数据进行DNA解密得到所述比特流信息。本公开可有效提高WFRFT通信系统安全传输能力。安全传输能力。安全传输能力。

【技术实现步骤摘要】
基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法


[0001]本公开涉及安全通信
，尤其涉及一种基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法。

技术介绍

[0002]信息安全是国家安全的重要组成部分，涵盖了通信安全、系统安全以及网络安全等多个方面。无线通信物理层安全通信技术，颠覆了上层加密方案以计算复杂度换取安全性的做法，能够通过物理层加密、人工噪声、波束成形等方式保障信息在无线传输过程中的安全，使窃听者无法有效窃取、破译合法信息，是当前无线通信领域的一个热点问题。
[0003]分数傅里叶变换(Fractional Fourier Transform，FRFT)自提出以来便受到研究人员的普遍关注，已经广泛应用于雷达、通信等领域。不同于传统的经典FRFT，加权分数傅里叶变换(Weighted Fractional Fourier Transform，WFRFT)是一种新型时频数学工具，具备工程实现简单，低峰均比以及与现存的单载波和多载波体制兼容等特点，能够在一定程度上提高通信系统的隐蔽通信能力。然而，由于WFRFT系统参数即WFRFT变换阶数α以及尺度向量V
m
,V
n
的数量有限，使得非授权用户仍然能够通过参数扫描等方式，获得WFRFT变换阶数等解调参数。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题，以进一步提高WFRFT通信系统安全传输能力。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于提供一种基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法，以进一步提高WFRFT通信系统安全传输能力。
[0006]本公开实施例提供了一种基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法，该方法包括以下步骤：
[0007]利用DNA动态加密系统对比特流信息进行加密得到加密信号；
[0008]使用WFRFT对调制后的所述加密信号进行星座变换，生成混合载波信号；
[0009]所述混合载波信号经信道传输至接收端后，接收端对所述混合载波信号进行WFRFT逆变换并完成符号解调；
[0010]将所述完成符号解调的数据进行DNA解密得到所述比特流信息。
[0011]本公开的一示例性实施例中，所述利用DNA动态加密系统对比特流信息进行加密得到加密信号的步骤，包括：
[0012]将所述比特流信息转换成多个预设大小的矩阵；
[0013]计算出所述矩阵的密文模板矩阵；
[0014]对所述矩阵以及所述密文模板矩阵进行DNA编码及DNA运算，得到加密矩阵；
[0015]将所述加密矩阵解码并转换后得到所述加密信号。
[0016]本公开的一示例性实施例中，所述计算出所述矩阵的密文模板矩阵的步骤，包括：
[0017]计算各所述矩阵的密文模板密钥；
[0018]根据所述密文模板密钥生成对应的加密序列；
[0019]将所述加密序列转换成密文模板矩阵。
[0020]本公开的一示例性实施例中，所述根据所述密文模板密钥生成对应的加密序列的步骤，包括：
[0021]根据所述密文模板密钥生成Logistic混沌系统的加密序列。
[0022]本公开的一示例性实施例中，所述对所述矩阵以及所述密文模板矩阵进行DNA编码及DNA运算，得到加密矩阵的步骤，包括：
[0023]所述矩阵分块处理得到至少一个第一分块；
[0024]所述密文模板矩阵分块处理得到至少一个第二分块；
[0025]按照预设的DNA编码规则分别对所述第一分块和所述第二分块进行编码；
[0026]对编码后的所述第一分块以及第二分块进行预设的DNA运算，得到加密矩阵。
[0027]本公开的一示例性实施例中，所述对所述矩阵以及所述密文模板矩阵进行DNA编码及DNA运算，得到加密矩阵的步骤，包括：
[0028]根据所述矩阵的LSS、LTS以及TSS混沌系统生成控制序列；
[0029]根据所述控制序列选择相应的DNA编码规则分别对所述第一分块和所述第二分块进行编码；
[0030]根据所述控制序列选择相应的DNA运算规则对编码后的所述第一分块以及第二分块进行DNA运算。
[0031]本公开的一示例性实施例中，所述根据所述矩阵的LSS、LTS以及TSS混沌系统生成控制序列的步骤，包括：
[0032]分别计算出所述矩阵的LSS、LTS以及TSS混沌系统的初值；
[0033]利用所述初始值生成控制序列。
[0034]本公开的一示例性实施例中，所述根据所述矩阵的LSS、LTS以及TSS混沌系统生成控制序列的步骤，包括：
[0035]所述初值包括四个，利用所述四个初值分别生成四个所述控制序列。
[0036]本公开的一示例性实施例中，四个所述控制序列为第一控制序列、第二控制序列、第三控制序列以及第四控制序列，其中，
[0037]所述第一控制序列用于确定所述第一分块的DNA编码规则；
[0038]所述第二控制序列用于确定所述第二分块的DNA编码规则；
[0039]所述第三控制序列用于确定所述第一分块以及第二分块进行的DNA运算规则；
[0040]所述第四控制序列用于确定所述加密矩阵的解码规则。
[0041]本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0042]本公开将混沌、DNA编码和WFRFT技术相结合，利用混沌系统对初值敏感的特性和具备巨大的密钥空间的优势，结合生物DNA编码容量大、存储高效的突出特性，提出了一种有效提高系统的安全传输性能的方法，所构造的四个一维混沌系统对DNA编解码方式及运算过程进行动态选择，避免穷举攻击造成的密钥破译，结合WFRFT变换的星座裂变特性，在低复杂度的情况下实现了物理层的高强度数据加密，可有效提高WFRFT通信系统安全传输
能力。
附图说明
[0043]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1示出本公开示例性实施例中基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法的步骤示意图；
[0045]图2示出本公开示例性实施例中DNA动态加密过程示意图；
[0046]图3示出本公开示例性实施例中WFRFT的实现框图；
[0047]图4示出本公开示例性实施例中基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法的系统框图；
[0048]图5示出本公开示例性实施例中混沌系统性能分析图；
[0049]图6示出本公开示例性实施例中WFRFT信号星座图；
[0050本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA动态编码的WFRFT安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：利用DNA动态加密系统对比特流信息进行加密得到加密信号；使用WFRFT对调制后的所述加密信号进行星座变换，生成混合载波信号；所述混合载波信号经信道传输至接收端后，接收端对所述混合载波信号进行WFRFT逆变换并完成符号解调；将所述完成符号解调的数据进行DNA解密得到所述比特流信息。2.根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，所述利用DNA动态加密系统对比特流信息进行加密得到加密信号的步骤，包括：将所述比特流信息转换成多个预设大小的矩阵；计算出所述矩阵的密文模板矩阵；对所述矩阵以及所述密文模板矩阵进行DNA编码及DNA运算，得到加密矩阵；将所述加密矩阵解码并转换后得到所述加密信号。3.根据权利要求2所述传输方法，其特征在于，所述计算出所述矩阵的密文模板矩阵的步骤，包括：计算各所述矩阵的密文模板密钥；根据所述密文模板密钥生成对应的加密序列；将所述加密序列转换成密文模板矩阵。4.根据权利要求3所述传输方法，其特征在于，所述根据所述密文模板密钥生成对应的加密序列的步骤，包括：根据所述密文模板密钥生成Logistic混沌系统的加密序列。5.根据权利要求2所述传输方法，其特征在于，所述对所述矩阵以及所述密文模板矩阵进行DNA编码及DNA运算，得到加密矩阵的步骤，包括：所述矩阵分块处理得到至少一个第一分块；所述密文模板矩阵分块处理得到至少一个第二分块；按照预设的DNA编...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆微，王西康，杨建广，张馨予，仇铭阳，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：