專利名稱：基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加密信號(hào)方法及系統(tǒng)，尤其是涉及基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法及系統(tǒng)。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息社會(huì)的到來，經(jīng)通訊的有償服務(wù)業(yè)務(wù)越來越多，諸如長(zhǎng)途電話的記賬，火車票、飛機(jī)票電話預(yù)訂，用電話預(yù)訂旅館房間，和叫出租汽車等等，這些業(yè)務(wù)中存在著一個(gè)問題服務(wù)單位如何確認(rèn)用戶單位或個(gè)人。目前在不同場(chǎng)合用各種方式，如長(zhǎng)途電話采用報(bào)賬號(hào)的方法，電話購(gòu)票和叫出租車采用原來熟悉人的聲音用人為的方法來識(shí)別，十分不便。最好的方法是用戶單位向服務(wù)單位發(fā)一個(gè)專用密碼信號(hào)，服務(wù)單位確認(rèn)了這一密碼信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)有償服務(wù)。
本發(fā)明的目的是提供一種基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法及系統(tǒng)。
下面結(jié)合附圖
加以說明。
附圖是電子密碼器方框示意圖。
基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法是，由電子密碼器發(fā)出用“混沌”信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)或電信號(hào)，通過通訊系統(tǒng)傳輸至對(duì)方，經(jīng)解調(diào)器后，把混沌信號(hào)輸入微機(jī)，解密確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)電子簽名功能?；蛘咴陔娮用艽a器中引入一個(gè)加法器，把有用的明碼與電子密碼器的混沌信號(hào)相加，輸出加密信號(hào)傳輸至對(duì)方，再用同樣的混沌信號(hào)相減得到明碼，實(shí)現(xiàn)保密通訊。所說混沌信號(hào)是根據(jù)“混沌”理論，對(duì)如下非線性動(dòng)力系統(tǒng)
Xn+1＝f(Xn，λi，μi)λi，μi為參數(shù) i＝1，2，……，m…只要滿足一定條件，其疊代的結(jié)果X1，X2，……Xn…＝｛Xn｝，可以出現(xiàn)無規(guī)的“隨機(jī)”信號(hào)，這種信號(hào)就稱為“混沌”信號(hào)。這種信號(hào)有很大的特點(diǎn)，就是初值敏感性，當(dāng)X有一微小變動(dòng)序列｛Xn｝就會(huì)產(chǎn)生很大的差別，此外如λ、μ的變化也會(huì)使序列產(chǎn)生很大的變化。如果把函數(shù)f()進(jìn)行變化，其｛Xn｝當(dāng)然會(huì)截然不同。從理論上講可以產(chǎn)生無窮多個(gè)“無規(guī)則”的“隨機(jī)”信號(hào)，我們把這種信號(hào)用作密碼信號(hào)。
本電子密碼器還采用了μi或λi是時(shí)間函數(shù)，這樣上式就成如下形式Xn+1＝f〔Xn，λi(t)，μi(t)〕i＝1，2，……，m，…，此時(shí)｛Xn｝同時(shí)會(huì)隨時(shí)變化。這是此密碼信號(hào)的一大特點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是此密碼信號(hào)即使被人偷錄下來，但時(shí)間一過就作廢了，這就大大提高了保密性。這一混沌信號(hào)解密的方法是簡(jiǎn)單的，在接收端B也以同樣的初值，同樣的一組參數(shù)構(gòu)成一個(gè)非線性動(dòng)力學(xué)，在微機(jī)中進(jìn)行疊代運(yùn)算，在同樣條件下，其混沌信號(hào)是一樣的，兩者比較就可以實(shí)現(xiàn)解密，這里的初值μi、λi和f就成了密鑰，而密鑰傳遞方式很簡(jiǎn)單，只要在服務(wù)單位B端建立個(gè)密鑰庫(kù)，而用戶可事先發(fā)一個(gè)明碼數(shù)字，服務(wù)單位B就可以按數(shù)字在庫(kù)內(nèi)找出一組密鑰。
由于λi、μi是時(shí)間的函數(shù)，所以要求雙方時(shí)鐘要對(duì)準(zhǔn)，但要把時(shí)鐘完全對(duì)準(zhǔn)是有困難的，所以我們給出了一定的誤差范圍，如允許有5分鐘誤差，這是完全可實(shí)現(xiàn)的，這里的時(shí)間可以包括年月日的數(shù)據(jù)，這樣可以做到，一個(gè)保密器在幾十年內(nèi)沒有一個(gè)相同的密碼信號(hào)。
按照上述方法設(shè)計(jì)的加密信號(hào)系統(tǒng)為采用電子密碼器發(fā)出用混沌信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)或電信號(hào)通過通訊系統(tǒng)傳輸至對(duì)方，經(jīng)解調(diào)器后，把混沌信號(hào)輸入微機(jī)解密。例如在電話通訊中，A方接通電話后，電子密碼器發(fā)出用混沌信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)電話機(jī)話筒輸入到電話系統(tǒng)中，傳輸至B方，經(jīng)解調(diào)器后，把密碼信號(hào)輸入微機(jī)，經(jīng)微機(jī)解密確認(rèn)是否是A方。如果B方是長(zhǎng)途臺(tái)，則可以進(jìn)行記賬長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)，如果B方是售票處，則可以進(jìn)行預(yù)訂票業(yè)務(wù)，起到電子簽名的功能?；蛘咴陔娮用艽a器中引入一個(gè)加法器，把有用的明碼與電子密碼器的混沌信號(hào)相加，輸出加密信號(hào)傳輸至對(duì)方，再采用電子密碼器與加法器，用同樣的混沌信號(hào)與加密信號(hào)相減得到明碼，實(shí)現(xiàn)保密通訊。電子密碼器主要是把上述混沌動(dòng)力系統(tǒng)在單片微機(jī)中實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)Cpu與EPROM和RAM構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)，同時(shí)從時(shí)鐘電路中得到時(shí)間信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的混沌動(dòng)力學(xué)運(yùn)算，輸出動(dòng)態(tài)混沌信號(hào)，經(jīng)調(diào)制器(modem)調(diào)制成音頻信號(hào)后，經(jīng)放大器放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)混沌信號(hào)的音頻輸出，或直接從放大器后以電信號(hào)輸出。鎖存器是地址鎖存用，顯示器主要用來顯示時(shí)間，鍵盤用來調(diào)整時(shí)間和操作Cpu系統(tǒng)。Cpu可以用8048，8051，8096等等，Cpu選取隨保密性要求不同而不同，保密性要求高的可采用8096Cpu，因?yàn)樗菧?zhǔn)十六位的，8031等是8位單片機(jī)。
Cpu疊代計(jì)算中對(duì)于復(fù)雜的f()，速度可能太慢，我們可以事先把關(guān)鍵的函數(shù)先算好，制成表格，然后以查表形式來完成運(yùn)算。由于Cpu精度有限，所以不可能出現(xiàn)有正的混沌信號(hào)，實(shí)際上是周期很長(zhǎng)的周期信號(hào)，為了避免這一現(xiàn)象，我們將在中間再插入非線性判別信號(hào)，使系統(tǒng)離開這周期軌道。
Cpu每疊代一次輸出一個(gè)數(shù)，以串行形式送到調(diào)制器，信號(hào)經(jīng)調(diào)制后變?yōu)橐纛l信號(hào)，經(jīng)放大器放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音信號(hào)，這樣不斷疊代，不斷輸出數(shù)據(jù)，就形成了一串混沌信號(hào)。
混沌理論是近十年發(fā)展起來的新興科學(xué)，由于混沌理論具有初值敏感性，初值可以連續(xù)變化，但后面的混沌信號(hào)可以進(jìn)行完全不同的變化，而且密碼長(zhǎng)度可以任意變化。因此可以用很少的密鑰實(shí)現(xiàn)較多的密碼，由于此密碼是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，密碼隨時(shí)間而變化，大大增加了保密性。
權(quán)利要求
1.一種基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法，其特征在于由電子密碼器發(fā)出，用混沌信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)或電信號(hào)，通過通訊系統(tǒng)傳輸至對(duì)方，經(jīng)解調(diào)器后，把混沌信號(hào)輸入微機(jī)，解密確認(rèn)，(實(shí)現(xiàn)電子簽名功能)；或者在電子密碼器中引入一個(gè)加法器，把明碼與電子密碼器的混沌信號(hào)相加，輸出加密信號(hào)傳輸至對(duì)方，再用同樣的混沌信號(hào)與加密信號(hào)相減，得到明碼(實(shí)現(xiàn)保密通訊)；所說的混沌信號(hào)是對(duì)如下非線性動(dòng)力系統(tǒng)，Xn+1=f(Xn，λi，μi)，λi，μi為參數(shù)，i=1，2，……，m…，只要滿足一定條件，其疊代結(jié)果X1，X2，……Xn…={Xn}所出現(xiàn)的無規(guī)的“隨機(jī)”信號(hào)，如果采用了μi或λi是時(shí)間函數(shù)，則上式就成為Xn+1=f[Xn，λi(t)，μi(t)]，i=1，2，……m…，此時(shí)Xn會(huì)隨時(shí)間變化。
2.一種按照基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法所設(shè)計(jì)的加密信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于采用電子密碼器發(fā)出，用混沌信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)或電信號(hào)，通過通訊系統(tǒng)傳輸至對(duì)方，經(jīng)解調(diào)器后，把混沌信號(hào)輸入微機(jī)解密;或者在電子密碼器中引入一個(gè)加法器，把明碼與電子密碼器的混沌信號(hào)相加，輸出加密信號(hào)傳輸至對(duì)方，再采用電子密碼器與加法器，用同樣的混沌信號(hào)與加密信號(hào)相減得到明碼;所說的電子密碼器為單片機(jī)Cpu與EPROM和RAM構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)，同時(shí)從時(shí)鐘電路中得到時(shí)間信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的混沌動(dòng)力學(xué)運(yùn)算，輸出動(dòng)態(tài)混沌信號(hào)，經(jīng)調(diào)制器(modem)調(diào)制成音頻信號(hào)后，經(jīng)放大器放大推動(dòng)揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)混沌信號(hào)的音頻輸出，或直接從放大器后以電信號(hào)輸出，鎖存器是地址鎖存用，顯示器主要用來顯示時(shí)間，鍵盤用來調(diào)整時(shí)間和操作Cpu系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于“混沌”理論的加密信號(hào)方法及系統(tǒng)。它是由電子密碼器發(fā)出用混沌信號(hào)調(diào)制的音頻信號(hào)或電信號(hào)，通過通訊系統(tǒng)傳輸至對(duì)方。經(jīng)解調(diào)器后，把混沌信號(hào)輸入微機(jī)，解密確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)電子簽名功能?；蛘咴陔娮用艽a器中引入一個(gè)加法器，把明碼與電子密碼器的混沌信號(hào)相加，輸出加密信號(hào)，傳輸至對(duì)方，再用同樣的混沌信號(hào)與加密信號(hào)相減，得到明碼，實(shí)現(xiàn)保密通訊。由于混沌信號(hào)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，密碼隨時(shí)間變化，大大增加了保密性，并可用很少的密鑰實(shí)現(xiàn)較多的密碼。
文檔編號(hào)H04K1/02GK1078835SQ92103650
公開日1993年11月24日 申請(qǐng)日期1992年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月12日
發(fā)明者童勤業(yè) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)