一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法技术

一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，属于信息加密传输领域，发送端将文件内容进行分包组帧，RS编码，与混沌序列进行扩频加密，扩频后的基带信号经过GMSK调制，数模转换，通过设备发送到无线信道中，形成高频混沌扩频信号。接收端接收到高频混沌扩频信号，通过模数转换，GMSK解调得到数字基带混沌扩频信号，通过解扩解密、RS译码、分帧组包得到原始文件有效信息。本发明专利技术提升了数据传输的复杂性和保密性，使用的混沌序列不仅有近似理想的自相关性和互相关性，另外有易产生、数量多、保密性好的优点，多进制扩频通信抗干扰强、隐蔽性好、可实现码分多址，具有实际应用意义。具有实际应用意义。具有实际应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法


[0001]本专利技术属于信息加密传输领域，具体涉及一种基于混沌序列的多进制扩频的安全通信方法。

技术介绍

[0002]随着网络时代的快速发展，计算机网络的发展已经涉及到生活的各个方面，信息的安全问题显得尤为重要，为了保证信息的安全，提出多进制扩频通信。扩频通信因为信号带宽增加，在通信时信号不容易被发现，抗截获性很强，且不同的伪随机码可以分配给不同用户区分不同用户的信号，实现码分多址，提高资源利用率。伪随机码的性能直接影响到系统的性能，因此选用的伪随机码是多进制扩频通信的关键，对比于m序列，本专利技术使用chebyshev混沌序列有三个优势，一是易于产生，二是数量众多，三是保密性好，如果不知道混沌模型以及相关的参数，破译几乎是不可能的。
[0003]混沌现象是指非线性动态系统中出现的类随机而又确定的特殊过程。这种现象隶属于确定系统却又不可预测，隐含于复杂系统但又不可分解，看似混沌无序，却具有类似白噪声的特性，对于它产生的序号难以破译，且对于初值参数非常敏感，略微的变化将会产生截然不同的序列，可通过混沌模型产生大量互不相关的混沌序列。具有非周期性、非相关性、敏感性、数量众多且有界等特性，现已被大量应用于信息安全和保密通信等领域。混沌序列拥有近似理想的自相关性和互相关性，其良好的平衡特性和游程特性进一步保证了其相关性。另外，混沌序列还拥有高复杂性和保密性，提高了传输过程中的安全性，窃听者即使分析了大量序列可能的合集，仍旧无法分析其中的关联性。现有的加密技术例如AES，RSA，SM4等采用的加密技术均为公认的通用算法，保密性不强，易被第三方截获。

技术实现思路

[0004]为了克服现有加密技术的不足，本专利技术提出了一种基于混沌序列和多进制扩频的安全传输方法，提供了一种高效、抗多径干扰、抗截获性强、资源利用率高的加密方法。设计的方法采用chebyshev混沌函数更改初值参数动态生成混沌序列作为伪随机码，并将其做一定转换生成扩频序列和数据映射表，降低硬件成本，提高信息转化速率；将需要传输的文件分包、组帧、采用循环码移位键控(CCSK)对待扩频数据进行分组扩频，并对扩频信息序列加同步头，提高频谱利用率、解扩的准确性和通信的可靠性。支持更改初值参数生成不同的扩频伪随机码，提高通信的保密性。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题提供了如下技术方案：
[0006]一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，发送端将需要发送的文件信息进行分包，组帧，RS(Reed SolomonCodes)编码、用生成的混沌序列做扩频码，进行循环码移位键控扩频、加入同步头，处理后的混沌扩频传输序列进行GMSK调制、数模转换，形成高频混沌扩频信号，通过设备传输到无线信道中；
[0007]接收端接收到高频混沌扩频信号，先进行模数转换、GMSK解调，识别信号同步头提
取混沌扩频传输序列，然后通过循环码移位键控解扩运算、RS解码、分帧，将数据包重组得到原始信息。
[0008]进一步，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤一：将文件进行分包，将分好的数据包进行组帧，并进行RS编码；
[0010]步骤二：选定混沌序列类型与其映射方程，并且确定映射方程的初值，以及迭代次数，产生所需的扩频码；
[0011]步骤三：收发两端通过扩频码生成数据映射表；
[0012]步骤四：对帧内数据进行分组扩频，加入同步头通过调制发送；
[0013]步骤五：接收端经过识别进行解扩；
[0014]步骤六：数据重组得到原始文件。
[0015]更进一步，所述步骤一的过程如下：
[0016](1.1)假设文件大小为mbytes，每n bytes为一组，则共有m/n组数据包；
[0017](1.2)将数据包进行组帧，在数据头部加入同步头(3bytes)、数据类型(1bytes)、长度(1bytes)，数据尾部加入CRC
‑
16(2bytes)校验位，即最后的数据帧长度为(n+3+1+1+2)bytes；
[0018](1.3)组帧后的数据进行RS编码，用于纠正突发差错，帧后加入23位的RS校验码，即生成(n+7+23)的初始扩频数据。
[0019]所述步骤二的过程如下：
[0020](2.1)选定chebyshev混沌序列类型，其映射方程为：其中；
[0021](2.2)初值为32，x1＝0.8,迭代次数为N；
[0022](2.3)产生的N位x
k
进行量化，转化为二进制，大于0为1，小于0为1；
[0023](2.4)产生N位扩频码。
[0024]所述步骤三的步骤如下：
[0025](3.1)N位混沌扩频码存储在索引为0的数组中；
[0026](3.2)混沌扩频码循环移位，规定为向左移，生成不同的扩频序列，存储在对应移位量的索引数组中；
[0027](3.3)数据映射表的映射规则为：数组的索引值
‑
>该索引下存储的扩频序列。
[0028]所述步骤四的步骤如下：
[0029](4.1)将帧内数据进行分组，每组长度为：M＝log2N(N为混沌扩频码长度)，按照分组长度M，分成多个数据组；
[0030](4.2)将分好的数据组进行扩频：将二进制的数据组转化为一个十进制数Y，,Y作为索引，取数据映射表中存储在此处混沌扩频序列；其中二进制数组转化为十进制的原理为：起始位对应20，从左往右一次提高2的次数，最后展开求和。
[0031](4.3)在混沌扩频序列前加入同步头，得到传输序列，用于接收端解扩识别有用信息，然后将传输序列进行GMSK调制，数模转化等发送到无线信道中。
[0032]所述步骤五的步骤如下：
[0033](5.1)接收端接收到信号，进行模数转化，GMSK解调，得到传输序列；
[0034](5.2)识别到同步头，提取同步头后的混沌扩频序列，进行解扩；
[0035](5.3)提取到N位长度的混沌扩频序列，将该序列和序列数组中的每一个扩频序列进行相关运算，并计算相关值；
[0036](5.4)记录相关值最大值的扩频序列并记录其索引y，将十进制y根据扩频模块中的二进制
‑
>十进制原则转化为二进制序列，此序列就是(4.2)中的原始数据。
[0037](5.5)将所有的数据组都解扩完成。
[0038]所述步骤六的步骤如下：
[0039](6.1)得到所有帧内长度为M的数据组，将数据组重组，得到数据；
[0040](6.2)进行RS译码，纠正突发错误；
[0041](6.3)检验数据CRC
‑
16值，无误后，判断数据帧类型，得到数据帧内原始数据。
[0042](6.4)将所有数据帧恢复，按照数据帧序号进行排序，最后得到(1.1)中的文件。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，其特征在于，发送端将需要发送的文件信息进行分包，组帧，RS编码、用生成的混沌序列做扩频码，进行循环码移位键控扩频、加入同步头，处理后的混沌扩频传输序列进行GMSK调制、数模转换，形成高频混沌扩频信号，通过设备传输到无线信道中；接收端接收到高频混沌扩频信号，先进行模数转换、GMSK解调，识别信号同步头提取混沌扩频传输序列，然后通过循环码移位键控解扩运算、RS解码、分帧，将数据包重组得到原始信息。2.根据权利要求1所述的一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：将文件进行分包，将分好的数据包进行组帧，并进行RS编码；步骤二：选定混沌序列类型与其映射方程，并且确定映射方程的初值，以及迭代次数，产生所需的扩频码；步骤三：收发两端通过扩频码生成数据映射表；步骤四：对帧内数据进行分组扩频，加入同步头通过调制发送；步骤五：接收端经过识别进行解扩；步骤六：数据重组得到原始文件。3.根据权利要求2所述的一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，其特征在于，所述步骤一的过程如下：(1.1)假设文件大小为mbytes，每n bytes为一组，则共有m/n组数据包；(1.2)将数据包进行组帧，在数据头部加入同步头(3bytes)、数据类型(1bytes)、长度(1bytes)，数据尾部加入CRC
‑
16(2bytes)校验位，即最后的数据帧长度为(n+3+1+1+2)bytes；(1.3)组帧后的数据进行RS编码，用于纠正突发差错，帧后加入23位的RS校验码，即生成(n+7+23)的初始扩频数据。4.根据权利要求2所述的一种基于混沌序列和多进制扩频的安全通信方法，其特征在于，所述步骤二的过程如下：(2.1)选定chebyshev混沌序列类型，其映射方程为：(2.1)选定chebyshev混沌序列类型，其映射方程为：其中(2.2)初值为32，x1＝0.8,迭代次数为N；(2.3)产生的N位x
k
进行量化，转化为二进制，大于0为1，小于0为1；(2.4)产生N位扩频码。5.根据权利要求2所述的一种基于混沌序列和多进制扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱丽萍，吴湾湾，蔡一鸣，钱江，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：