现代信息安全与混沌保密通信应用研究

朱陆费



现代信息安全与混沌保密通信应用研究

朱陆费

中国电信股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000

21世纪是信息时代，信息网络技术为人们打开新时代之门，人们的生活与生产发生巨大的变化。针对这一崭新的领域，现代信息安全问题成为人们关注的话题之一，混沌保密通信技术将信息安全技术引入一个新的发展方向。鉴于此，针对现代信息安全与混沌保密通讯技术的应用进行研究。

现代信息安全；混沌保密通信；应用

现代化的网络时代具有很多不稳定因素以及安全漏洞，个人、企业以及政府单位的网络存在黑客恶意攻击的危机，会对其造成不可估量的损失，因此现代信息安全技术是我国现代化技术研究的重点。混沌保密通信技术是现代信息安全技术的一个突破性研究，混沌保密通信技术为世界经济以及军事领域先进技术的研发打下坚实的技术基础[1]。

1 现代信息安全的概述

1.1 信息安全问题的类型

现代信息安全主要是指信息数据和网络用户的安全。现代信息安全常见的问题包括信息泄露、破坏信息的完整性、拒绝服务、非法使用和业务流分析等。信息泄露是最为常见的信息安全问题，将个人、企业或国家信息泄露或透漏给某个非授权的实体；破坏信息的完整性即信息数据被非授权地进行增删、修改或破坏；拒绝服务即合法途径访问被无条件组织；非法使用即非授权方访问或非授权的方式访问；业务流分析即通过对网络系统的全程监控，分析通信频度、通信的信息流向、通信总量的变化等数据信息，总结出有价值的信息和规律等。

1.2 现代信息安全的特征

现代信息安全具有以下几点基本特征：一是保密性。信息不泄露给非授权的个人、实体和过程或供其使用；二是完整性。信息未经授权不能对其信息进行更改、删除、添加和破坏；三是可用性。合法用户可以安全访问用户所需的信息以及相关资产；四是可控性。授权机构可以有效控制授权范围内的信息流向；五是可审性。信息交流后，参与信息交流的双方存在不可磨灭的痕迹[2]。

2 混沌保密通信的概述

混沌保密通信是现代信息安全技术的新领域，混沌信号具有非周期、连续宽频带、似噪声的特点，混沌是确定性非线性电路。该特性在通信保密以及扩频通信的研究领域方面取得很大的突破。

混沌保密通信具有以下几点特性：一是随机性。该通信系统内部具有自发的随机性能，与外部环境无关；二是对初始条件的敏感和依赖。初始条件微小的差异经过长期使用后也会引起巨大的差异，并且其差异不可预测；三是有界性和遍历性。混沌通信内部虽然具有随机性，但是其运动轨道是一定区域内进行活动，这一区域被称之为混沌吸引区。遍历性是指混沌通讯系统在吸引区内的每一个状态点；四是连续的功率普。混沌信号处于周期信号和完全不可预测信号两者之间，混沌信号的频谱占据很宽的宽带，分布较均匀，该频谱是由很多较窄的剑锋组成；五是正的Lyapunov指数。该指数是对非线性映射产生的运动轨道间相互趋近或分离的整体效果的刻画，该指数的值越大，轨道分离越快，不可预测性越强，其保密程度就越好。

3 混沌保密通信的应用研究

混沌保密通信分为模-模通信、模-数-模通信以及数-数通信三类，三种技术演变的三种模拟式保密机、模-数-模式保密机和数字式保密机，其中数字式保密机适用于现代信息传输。混沌保密通信技术的核心在于混沌掩盖、混沌参数调制、混沌扩频和混沌键控等技术，其是利用混沌信号作为信号的载体，在信号传输中对传递信号进行隐藏并加密，因为混沌信号类似噪声信号，很难被窃听者发现个破解，从而达到保密的效果。

3.1 混沌掩盖

混沌掩盖是最早的混沌通信技术，其本质是模拟混沌通信，其原理是利用类似噪声的混沌信号对所传输的信息进行掩盖，在接收端利用混沌信号同步的特性去除混沌掩盖，接受有效信息。混沌掩盖技术主要分为三种方式：混沌信号与有效信号之间通过相乘和相加不同形式结合的掩盖方式，在接收端对掩盖后的信号进行逆运算就可获取有效信息，这一掩盖方式主要应用驱动响应耦合混沌系统以及同步的特性；混沌信号作为伪随机信号；将有限带宽的信号隐藏在频带及宽的混沌型号中进行掩盖[3]。

3.2 混沌参数调制

随着科学技术的飞速发展，混沌技术逐渐被人们所知，相应的保密机制已经逐渐被透明化。因此在混沌掩盖技术的基础上不断改进，增加其保密效果，混沌参数调制就是其改进方案之一。

混沌参数调制的基本思想就是将一个信息信号注入发送机，改变原混沌系统的动态特性，从而实现信息信号调制的目的。该技术发送的信号是隐藏在系统参数内，因此该保密性质要比混沌掩盖技术好。这一方案的优良程度主要取决于其信号恢复程度，但是这一方案是参数调制，用函数求逆的方法进行恢复，十分容易受到外界信号的干扰，导致传递信息质量的降低，为了克服之一缺陷，采用多参数调制方案。

3.3 混沌扩频

扩频通信是传输带宽为信息本身带宽的10倍至100倍，在信息发送前对信号进行扩频处理，实现很大的系统增益，提高抗干扰的能力，很大程度上降低信息被截获的可能性。扩频方式主要分为直接序列扩频和跳频两种。直接序列扩频是利用高速伪随机序列对原数字信息直接进行扩频；跳频是让载波频率高速的在很宽的范围内按照伪码序列进行跳频。

3.4 序列密码的应用

序列密码的保密程度主要取决于秘钥序列，而秘钥序列需要满足序列周期足够长；其不是随机序列，但是其应具备一定的随机性；其不可预测性要足够大等条件。混沌信号具有初始条件的敏感性，快速衰减的相关函数和宽功率普的特性，使其可以作为一个良好的序列密码。

混沌加密主要分为三种方式：混沌序列取代伪随机序列，混沌系统作为伪随机序列发生器，这种加密方式易被破解；加密序列的秘钥设置为混沌系统的参数，将明文设置为混沌系统的初始条件或部分初始条件，然后多次迭代促使秘钥和明文充分混合；利用混沌自同步的特性，将其混沌系统对模拟信号的加密。发送端应用混沌信号调制特加密信号，然后将调制好的信号在通信道上传输。该通信信道类似噪声信号，窃听者很难识别，最后在接收端利用混沌信号的同步性进行去掩盖从而对其进行接收[4]。

4 结束语

综上所述，现代信息安全与混沌保密通信是现代信息网络时代不可或缺的研究项目，混沌保密通信利用自身的特性与原信号进行有机结合，对信号进行掩盖、调制和扩频等处理，提高信号传输的抗干扰性，从而维护用户的信息安全。

[1]吴健.现代信息安全与混沌保密通信应用研究[J].信息系统工程，2014（11）：53.

[2]李振国，高敏.浅析四阶变型蔡氏电路混沌同步保密通信系统[J].科技风，2015（3）：152.

[3]韩凤英.混沌同步的数字化信息保密通信方案设计[J].昆明学院学报，2015（3）：63.

[4]陈春光，禹思敏.基于混沌序列的视频保密通信[J].电视技术，2014（23）：16.

Modern Information Security and Privacy Chaos Communication Application

Zhu Lufei

Zhejiang branch of China Telecom Corporation Limited, Zhejiang Hangzhou 310000

The 21st century is the information age, information technology network for people to open the door to a new era,people's life and industrial change dramatically for this new field of modern information security has become one of the subject of attention,chaotic secure ICT information security technology into a new direction.This paper is aimed at the application of modern information security and chaos secure communication technology research.

Modern information security; chaotic secure communications; application

TN918

A

1009-6434(2016)07-0110-02