專利名稱：基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容錯(cuò)控制，混沌保密通信及通信工程領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)在生活中成為不可或缺的部分，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在使用著手機(jī)，然而手機(jī)的安全問題早已危機(jī)四伏，手機(jī)信號(hào)暴露在大氣中，手機(jī)通話監(jiān)聽及手機(jī)短信被截獲的事件屢見不鮮。使得人們喜歡用手機(jī)，卻又害怕泄露秘密。涉及到安全傳輸?shù)膯栴}時(shí)，手機(jī)加密的技術(shù)就顯得尤為 重要。自1990年混沌同步被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，混沌同步技術(shù)就在化學(xué)反應(yīng)、生物系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。混沌信號(hào)自身具有非周期性連續(xù)帶寬頻譜，類似噪聲及對(duì)初值極端的敏感性，使得它具有不可預(yù)測(cè)和天然的隱蔽性，因而混沌容錯(cuò)保密通信具有極高的保密度。隨著手機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展，信息、圖像、視頻等多媒體信息在手機(jī)中的傳輸非常廣泛，手機(jī)通信加密顯得尤為重要。由于手機(jī)傳輸環(huán)境復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障信號(hào)，因此需要采用混沌容錯(cuò)控制，來(lái)提高傳輸過程中的可靠性，為信息安全提供了新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明是一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，目的在于利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)手機(jī)系統(tǒng)的混沌保密通信和混沌容錯(cuò)保密通信。技術(shù)方案
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，包括手機(jī)發(fā)送模塊和手機(jī)接收模塊，手機(jī)發(fā)送模塊通過基站與手機(jī)接收模塊通信連接，其特征在于手機(jī)發(fā)送模塊包括手機(jī)模塊單元、多路選擇模塊單元、控制模塊單元、故障檢測(cè)單元，故障檢測(cè)單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接手機(jī)模塊單元或者通過加密模塊連接手機(jī)模塊單元；手機(jī)接收模塊包括手機(jī)模塊單元、控制模塊單元、多路選擇模塊單元、解密模塊，手機(jī)模塊單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接解密模塊。手機(jī)發(fā)送模塊中有用信號(hào)連接控制模塊，故障信號(hào)通過故障檢測(cè)單元連接控制模塊，加密信號(hào)、容錯(cuò)加密信號(hào)和未加密信號(hào)均連接手機(jī)模塊。手機(jī)接收模塊中多路選擇模塊連接接收到的加密信號(hào)及未加密信號(hào)，接收到的加密信號(hào)連接解密模塊，解密模塊與未加密信號(hào)均連接有用信號(hào)。加密模塊包括混沌加密模塊和混沌容錯(cuò)加密模塊。解密模塊為混沌解密模塊。優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明是一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明對(duì)于混沌序列進(jìn)行深入研究，基于混沌序列密碼的設(shè)計(jì)方法，利用混沌的偽隨機(jī)性和對(duì)初始值的敏感性，研究表明，相差很小的初始值，在一定的時(shí)間后，混沌系統(tǒng)的狀態(tài)出現(xiàn)很大的偏差，使得混沌系統(tǒng)能夠作為加密載體；混沌加密與傳統(tǒng)的加密方式相比具有實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、抗攻擊效果好、隱密性好的特點(diǎn)；
(2)本發(fā)明中FPGA帶有混沌容錯(cuò)庫(kù)，在信號(hào)傳輸出現(xiàn)故障的情況下，控制模塊控制FPGA,采用對(duì)應(yīng)的容錯(cuò)控制算法，能夠完成系統(tǒng)的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸接收?；煦缛蒎e(cuò)保密算法根據(jù)不同的實(shí)際故障，可隨時(shí)替換，增加了實(shí)際運(yùn)用的效果?？赏ㄟ^JTAG接口隨時(shí)更新故障庫(kù)，操作簡(jiǎn)便，更新方便；利用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)混沌加密算法的內(nèi)核，利用數(shù)字電路運(yùn)算速度快的特性，保證其不影響手機(jī)系統(tǒng)的傳輸速度；利用FPGA器件能夠快速實(shí)現(xiàn) 混沌加密算法，集成度高，不影響信息的傳遞；
(3)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)安全通信成為現(xiàn)代社會(huì)日益突出的問題，研究混沌保密手機(jī)通信系統(tǒng)，可達(dá)到人們對(duì)個(gè)人隱私安全的要求，而混沌容錯(cuò)手機(jī)通信系統(tǒng)更是重中之重，適應(yīng)現(xiàn)代保密通信發(fā)展的趨勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理 圖2為FPGA與SM300連接框 圖3為本發(fā)明的Rossler混沛吸引子；
圖4為本發(fā)明的Rossler混沌模型設(shè)計(jì)框 圖5為本發(fā)明的混沌加密內(nèi)部設(shè)計(jì)原理；
圖6為本發(fā)明的混沌容錯(cuò)加密內(nèi)部設(shè)計(jì)原理；
圖7為本發(fā)明的BJ-EPM240的JTAG接口下載電路；
圖8為本發(fā)明的總體流程 圖9為本發(fā)明的FPGA流程狀態(tài)機(jī)；
圖10為本發(fā)明的SIM300手機(jī)模塊串口電路；
圖11為本發(fā)明的BJ-EPM240串口 MAX232電路；
圖12為本發(fā)明的BJ-EPM240芯片串口接線端；
圖13為本發(fā)明的具體實(shí)施圖像容錯(cuò)加密的原圖像；
圖14為本發(fā)明的具體實(shí)施圖像容錯(cuò)加密的加密圖像；
圖15為本發(fā)明的具體實(shí)施圖像容錯(cuò)加密的解密圖像；
圖16為本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例的限制。本發(fā)明提出了一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，包括手機(jī)發(fā)送模塊和手機(jī)接收模塊，手機(jī)發(fā)送模塊通過基站與手機(jī)接收模塊通信連接，實(shí)現(xiàn)混沌保密通信，其特征在于手機(jī)發(fā)送模塊包括手機(jī)模塊單元、多路選擇模塊單元、控制模塊單元、故障檢測(cè)單元，故障檢測(cè)單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接手機(jī)模塊單元或者通過加密模塊連接手機(jī)模塊單元(即多路選擇模塊單元直接連接手機(jī)模塊單元，或者也可以通過混沌加密模塊或混沌容錯(cuò)加密模塊連接手機(jī)模塊單元)，這樣設(shè)置可以在需要加密時(shí)調(diào)節(jié)成加密電路或容錯(cuò)加密電路，在不需要加密時(shí)節(jié)省電源消耗；手機(jī)接收模塊包括手機(jī)模塊單元、控制模塊單元、多路選擇模塊單元、解密模塊，手機(jī)模塊單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接解密模塊。手機(jī)發(fā)送模塊中有用信號(hào)連接控制模塊，故障信號(hào)通過故障檢測(cè)單元連接控制模塊，加密信號(hào)、容錯(cuò)加密信號(hào)和未加密信號(hào)均連接手機(jī)模塊。手機(jī)接收模塊中多路選擇模塊連接接收到的加密信號(hào)及未加密信號(hào)，接收到的加密信號(hào)連接解密模塊，解密模塊與未加密信號(hào)均連接有用信號(hào)。加密模塊包括混沌加密模塊和混沌容錯(cuò)加密模塊。解密模塊包括混沌解密模塊。加密解密在FPGA中實(shí)現(xiàn)，控制部分在手機(jī)中實(shí)現(xiàn)。 混沌容錯(cuò)加密模塊內(nèi)設(shè)有容錯(cuò)算法庫(kù)。手機(jī)模塊單元采用SM300手機(jī)模塊，混沌FPGA加密解密模塊單元為BJ-EPM240，手機(jī)模塊連接混沌加密模塊單元和混沌解密模塊單元，控制模塊連接加密模塊單元和解密模塊單元，實(shí)現(xiàn)混沌保密通信。本發(fā)明是基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，基于手機(jī)通信安全傳輸問題提出的解決方案。然而實(shí)際系統(tǒng)中因外部或內(nèi)部不穩(wěn)定因素會(huì)產(chǎn)生故障，需要采用容錯(cuò)算法，使得系統(tǒng)在出現(xiàn)故障的情況下仍然能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，穩(wěn)定的工作?；诨煦缛蒎e(cuò)控制算法以FPGA芯片作為內(nèi)核，對(duì)經(jīng)常發(fā)生的已知故障編輯成故障庫(kù)，在故障發(fā)生時(shí)，對(duì)其故障檢測(cè)，采取對(duì)應(yīng)的容錯(cuò)控制，實(shí)現(xiàn)手機(jī)通信系統(tǒng)混沌容錯(cuò)保密通信，提高信息傳輸過程中的安全性，并保證其完整性和可靠性。如圖1和圖2所示用戶發(fā)送端控制模塊判定系統(tǒng)是否需要加密，如果加密則信號(hào)經(jīng)過串口發(fā)送給FPGA加密，加密后的信號(hào)再次通過串口發(fā)送給手機(jī)，手機(jī)發(fā)送給用戶；如果不需要加密則信號(hào)直接通過手機(jī)發(fā)送給用戶。如圖1和圖2所示用戶接收端控制模塊判定系統(tǒng)接收到的信號(hào)是否為加密信號(hào)，如果接收到的信號(hào)是加密信號(hào)，則接收到的信號(hào)經(jīng)過手機(jī)的串口傳送給FPGA，用FPGA來(lái)進(jìn)行解密，解密的信號(hào)由FPGA經(jīng)過串口傳送給手機(jī)，手機(jī)顯示或接聽。如果接收到的信號(hào)不是加密信號(hào)，則接收到的信息直接使用手機(jī)顯示或接聽。如圖1和圖2所示加密過程中，用戶I通過串口將有用信號(hào)傳輸?shù)紽PGA中，控制模塊判定是否使用容錯(cuò)加密，如果不使用容錯(cuò)加密，則FPGA直接采用混沌加密算法。如果使用容錯(cuò)加密，則FPGA使用容錯(cuò)加密。如圖10和圖16所示，詳細(xì)說(shuō)明加密過程中，控制模塊控制SM300，手機(jī)將信號(hào)經(jīng)SM300_TXD端發(fā)送，經(jīng)過RS232串口連接EPM240的RS232_RX進(jìn)入FPGA當(dāng)中，控制模塊判斷是否使用混沌容錯(cuò)加密，如果采用混沌容錯(cuò)加密，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)判定容錯(cuò)加密算法類型，EPM240FPGA根據(jù)相應(yīng)的類型調(diào)整初始狀態(tài)，跳入到相應(yīng)的混沌容錯(cuò)算法狀態(tài)，容錯(cuò)加密后的加密信號(hào)經(jīng)FPGA的RS232_TX端口經(jīng)過RS232進(jìn)入到SM300的SM300_RXD端口，SM300接收到加密信號(hào)后發(fā)送出去。如果不采用容錯(cuò)加密，EPM240FPGA直接調(diào)整初始狀態(tài)跳入到相應(yīng)混沌加密算法的狀態(tài)，加密后的加密信號(hào)經(jīng)FPGA的RS232_TX端口經(jīng)過RS232進(jìn)入到SM300的SM300_RXD端口，SM300接收到加密信號(hào)后發(fā)送出去。
如圖4、圖9和圖16所示，F(xiàn)PGA編程設(shè)定的控制器的執(zhí)行器部分可能由于環(huán)境、溫度等原因?qū)е聝?nèi)部的電子器件失效，執(zhí)行器中某一路器件不能夠?qū)?，出現(xiàn)執(zhí)行器故障，故障經(jīng)由傳感器檢測(cè)發(fā)送到FPGA的I/O端口，該I/O端口產(chǎn)生電平變化(I/O端口可根據(jù)FPGA使用的實(shí)際情況來(lái)配置，通常取FPGA閑置的I/O端)，如高電平變成低電平，該端口對(duì)應(yīng)的寄存器由I變成0，狀態(tài)機(jī)中狀態(tài)在需要加密時(shí)主動(dòng)采取容錯(cuò)加密控制。實(shí)施例1 :
設(shè)混沌發(fā)送系統(tǒng)為
權(quán)利要求
1.一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，包括手機(jī)發(fā)送模塊和手機(jī)接收模塊，手機(jī)發(fā)送模塊通過基站與手機(jī)接收模塊通信連接，其特征在于手機(jī)發(fā)送模塊包括手機(jī)模塊單元、多路選擇模塊單元、控制模塊單元、故障檢測(cè)單元，故障檢測(cè)單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接手機(jī)模塊單元或者通過加密模塊連接手機(jī)模塊單元；手機(jī)接收模塊包括手機(jī)模塊單元、控制模塊單元、多路選擇模塊單元、解密模塊，手機(jī)模塊單元連接控制模塊單元，控制模塊單元連接多路選擇模塊單元，多路選擇模塊單元連接解密模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，其特征在于手機(jī)發(fā)送模塊中有用信號(hào)連接控制模塊，故障信號(hào)通過故障檢測(cè)單元連接控制模塊，加密信號(hào)、容錯(cuò)加密信號(hào)和未加密信號(hào)均連接手機(jī)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，其特征在于手機(jī)接收模塊中多路選擇模塊連接接收到的加密信號(hào)及未加密信號(hào)，接收到的加密信號(hào)連接解密模塊，解密模塊與未加密信號(hào)均連接有用信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，其特征在于加密模塊包括混沌加密模塊和混沌容錯(cuò)加密模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，其特征在于解密模塊為混沌解密模塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種基于混沌容錯(cuò)控制的手機(jī)保密通信系統(tǒng)，其特征在于采用混沌加密控制，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行序列密碼加密的傳輸和準(zhǔn)確的解密。本發(fā)明基于混沌容錯(cuò)控制加密算法，以FPGA芯片作為加密內(nèi)核，對(duì)需要加密的有用信號(hào)進(jìn)行加密，在此基礎(chǔ)上，考慮了混沌容錯(cuò)控制，確保了信息完整性和可靠性。
文檔編號(hào)H04W12/02GK103024733SQ20121049335
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者孫平, 高波, 陶立宇, 趙明, 彭萬(wàn)平, 宗良 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)