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混沌保密通信理论及其在电视制导系统中的应用

作译者：潘勃

出版时间：2022-08 千字数：231 版次：01-02 页数：208

开本：16开装帧： I S B N ：9787121383977

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纸质书定价：￥87.9

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第1章  绪论	001
1.1  混沌	001
1.2  混沌的定义及特征	002
1.2.1  混沌的定义	002
1.2.2  混沌的特征	004
1.3  电视制导系统发展现状	007
1.3.1  国外发展现状	009
1.3.2  国内发展现状	010
1.4  混沌保密通信发展现状及其应用研究	011
1.4.1  电视制导系统保密通信关键技术	011
1.4.2  混沌保密通信发展现状	013
1.4.3  混沌保密通信应用于电视制导系统的理论依据	016
1.5  本书内容及章节安排	019
第一部分  理论基础研究
第2章  混沌的基础理论	025
2.1  混沌的判据和准则	025
2.1.1  Lyapunov指数	026
2.1.2  Kolmogorov熵	026
2.1.3  功率谱	027
2.1.4  分形维	028
2.2  典型时间离散混沌系统	030
2.2.1  一维混沌映射	030
2.2.2  二维混沌映射	036
2.2.3  三维混沌映射	037
2.3  混沌同步控制	039
2.3.1  混沌同步的概念	039
2.3.2  混沌同步控制方法	041
2.4  本章小结	043
第二部分  关键技术研究
第3章  混沌伪随机序列发生器的构造	047
3.1  伪随机序列的定义	047
3.2  序列随机性公设	048
3.3  混沌伪随机序列发生器	049
3.3.1  混沌伪随机序列发生器的定义	049
3.3.2  伪随机序列发生器的构造方法	050
3.4  基于时分参数混沌切换映射的CPRNG构造	051
3.4.1  基于时分参数混沌切换映射的CPRNG构造方案	051
3.4.2  混沌伪随机序列的量化方法	061
3.4.3  混沌伪随机序列发生器的实现步骤	064
3.5  时分参数混沌切换映射伪随机性能评价	066
3.5.1  平衡特性	066
3.5.2  游程特性	067
3.5.3  相关特性	068
3.6  本章小结	071
第4章  控制指令加密认证技术研究	072
4.1  电视制导系统控制指令加密认证模型	073
4.2  基于时空混沌映射认证算法的研究	077
4.2.1  消息认证与单向Hash函数	077
4.2.2  混沌Hash函数认证方法	079
4.2.3  基于时空混沌切换映射的Hash函数认证算法	080
4.2.4  Hash函数序列性能测试与分析	083
4.3  基于动态Feistel网络的控制指令加密认证算法 研究	087
4.3.1  Feistel网络	087
4.3.2  密钥设计	090
4.3.3  轮函数F设计与解密	092
4.3.4  基于RSA算法的会话密钥加密	095
4.3.5  加密序列性能测试与分析	096
4.4  本章小结	099
第5章  基于混沌理论的图像加密技术	100
5.1  基于混沌理论的图像加密系统模型	100
5.2  TD-ERCS混沌映射系统与替换预处理算法	103
5.2.1  TD-ERCS混沌映射	104
5.2.2  像素加密预处理	111
5.3  像素值替换和扩散算法	113
5.3.1  Cat映射置换算法	113
5.3.2  灰度值扩散	115
5.3.3  算法描述	117
5.4  加密算法安全性分析	119
5.4.1  密钥空间	120
5.4.2  密钥敏感性	120
5.4.3  灰度直方图	122
5.4.4  相邻像素相关性	123
5.5  本章小结	127
第6章  混沌跳频序列构造及混沌差分跳频系统	128
6.1  电视制导系统跳频通信中的关键问题	129
6.2  混沌跳频序列的构造方法	130
6.2.1  混沌跳频序列设计要求	130
6.2.2  基于Stop-and-Go钟控混沌映射跳频码的构造方案	131
6.2.3  跳频码性能分析	136
6.3  基于差分跳频G函数的自同步设计	143
6.3.1  差分跳频转移函数	143
6.3.2  快速扫描自同步法	144
6.3.3  DFH系统误码率分析	149
6.4  本章小结	155
第三部分  计算机模拟和半实物仿真研究
第7章  混沌保密通信理论在电视制导系统中的仿真实验	159
7.1  基于DSP电路的控制指令加密方案	160
7.1.1  兼容性分析	160
7.1.2  加密认证算法的DSP实现	161
7.1.3  算法的CCS 3.1软件仿真及评价	166
7.2  电视制导系统图像加密算法的VC++ 6.0 实现方案	170
7.2.1  基于VC++ 6.0的图像加/解密半实物仿真实验	170
7.2.2  加密时间和抗攻击性能	173
7.3  本章小结	175
第8章  总结与展望	176
8.1  研究工作总结	176
8.2  研究工作展望	178
附录A  参数和初值策略表	180
附录B  S-盒设置	182
参考文献	185

前  言 
随着互联网技术的飞速发展和人民群众的经济生活水平不断提高，我国目前已经成为互联网大国，网民数量、智能手机持有量、平板电脑持有量均位居世界前列。人们在政治、经济、文化、社交等方面对信息化的依赖程度越来越高。“互联网＋”给人们的生活带来便利的同时，也使得互联网上每个用户的隐私和信息安全面临着前所未有的风险。可以说，互联网是一把双刃剑，它的好处在于你可以瞬间与世界上任何一个角落的用户进行交互，而它的弊端则是，任何用户也都可以瞬间与你建立连接。
近年来，危害信息安全的事件不断发生，信息安全被提到了越来越重要的位置。当前，随着物联网、大数据、云存储等信息技术的发展，越来越多的文本、图像、视频在传输、存储、处理等方面的安全性问题亟待解决。海量的数据，特别是视频数据具有数据量大、数据关联性强、冗余度高等特点，传统的信息加密算法不适用于视频数据的加（解）密。如何设计出信息私密性好、加密效率高的密码学系统是世界密码学专家一直致力研究的方向。
混沌系统是一类非线性动力系统，其对初值敏感、伪随机的特性，使其具备应用于信息加密的优势。将混沌信号应用于信息加密是近年来的热点。混沌理论及其相关技术研究领域涉及范围广泛，混沌保密通信作为其研究热点之一，在信号采集与处理、遥控遥测等诸多军事航空通信领域中得到越来越多的研究和应用。经过近二十年的研究和发展，混沌保密通信技术不断地丰富和完善，已成为信息技术领域的新学科、新方向，为解决互联网时代的新问题和新挑战提供了新的解决思路。
全书共分6章。第1章综述了混沌理论的发展历史，介绍了混沌理论在国内外的发展现状，讲述了混沌理论在保密通信理论中的应用和分析方法；第2章讲述了混沌基础理论研究，重点介绍了混沌的定义、特征及典型的混沌系统；第3章重点介绍了混沌伪随机序列发生器的设计方法，讨论了基于时变参数混沌切换映射的伪随机序列发生器的设计及其评价指标；第4章介绍了基于混沌的报文加密认证技术，重点讨论了基于混沌映射的Hash函数构造方案和基于动态Feistel网络的控制指令加密认证算法；第5章介绍了基于混沌理论的图像加密技术，研究了基于TD-ERCS混沌映射系统与替换预处理算法，设计的一种“替换”、“置乱”和“扩散”相结合的数字图像分组加密算法，并分析了该算法的安全性；第6章主要介绍了基于钟控切换混沌映射构造的跳频码方法及混沌差分跳频技术。第7章列举了一个混沌保密通信理论在电视制导系统中的应用，主要介绍了设计基于混沌保密理论的电视制导系统的控制指令、图像和载波跳频技术，并基于软件仿真平台，验证了控制指令加密认证、图像加密和差分跳频的实验效果，证明可有效提高电视制导系统的保密通信和抗干扰性能；第8章对本书的工作进行了总结并对今后的研究方向进行了展望。
本书在编写过程中，由于考虑到保密问题，文中的参数和数据均为假定，可能对阅读造成一定影响，请读者见谅。此外，本书得到空军工程大学航空工程学院的大力支持，得到全国博士后经费支持。由于作者水平有限，成稿仓促，若有疏漏，恳请读者告知，并真诚期待广大读者提出宝贵的建议和修改意见。

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