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保密通信技术 姓名：吴天 学号：0722020120 班级：通信1班1定义：1978年L.Rivest、A.Shamir和L.Adleman三人合作在Hellman理论基础上提出了称为RSA法的新的数字签名验证法，可以确证对方用户身份。他们认为，数字签名可以由公开密钥系统产生出来，其前提是公开密钥和秘密密钥是互逆的，就是说，假使一个明文报文是用某个秘密密钥“解密”的，则公开密钥“加密”就可以将报文恢复为明文格式。 这就是保密通信。 数据通信的迅速发展带来了数据失密问题。信息被非法截取和数据库资料被窃的事例经常发生，在日常生活中信用卡密码被盗是常见的例子。数据失密会造成严重后果(如金融信息、军事情报等)，所以数据保密成为十分重要的问题。2数据保密技术包括三个方面： (1)用户身份标志。不同的用户享有不同的权利，可以对不同的数据库或数据库的不同部分进行访问，用户身份标志最常用的方法是口令学。 (2)物理性保护。一般保密性较高的数据库除了用户身份标志外，还需要数据加密，如信用卡。 (3)使用权。数据库的每一个受保护部分保持一份各个用户使用权的清单。3保密通信主要方法：一般典型的保密通信可分为三个环节：一是信息源保护。在信息源，信息以原始形式裸露着，它可能是通信双方的终端、工作室、办公室，也可能是原始形式转换信息的转接点、开口处、通道。在这些地方，信息十分脆弱，对任何有效的声、光、电的窃听、窃照、窃录都能提供完整的成品。因此这个环节是防窃听、窃照、窃录的重点，对它施加保护措施，称为信源保护；二是信息保护。即采取措施将原始信息经过处理并加密，使得它面目全非，不能辨认。处理和加密后的信号即使被非法的接收者收到，但要拿出信息所表示的原始内容是很难的。从本质上说，保护信息的目的就是抗破译；三是信号保护。即加密后的信息进入传输介质的全过程。对这个环节进行保护就是隐藏信号，使对方难以捕捉到，从而失掉解密的可能性。保密通信是一个整体，任何环节遭到破坏都可能使全部努力付诸东流。例如，在电话保密通信中，如果电话上被人安上了窃听器，那么再好的保密机也不会起作用。同样，如果信源保护得再好，但保密机的机制、密钥被外人掌握，那么信息仍然会流入外人的手中。4现有主要的保密技术：一：混沌保密通信技术20世纪80年代Fujisaka和Yamada等对混沌同步的理论研究和90年代Pecora和Carroll对混沌同步的实验研究引起了人们的广泛重视，开始了混沌同步与控制在保密通信中应用的新阶段。由于混沌信号具有非周期、连续宽频带、类噪声和长期不可预测等特点，所以特别适用于保密通信、扩频通信等领域。在混沌应用研究中，混沌保密通信研究得最多，竞争也最为激烈，它已经成为保密通信的一个新的发展方向。一些发达国家的科研和军事部门投入了大量人力物力开展混沌在保密通信中应用的理论和实验研究。如美国麻省理工学院、马里兰大学、华盛顿大学、伯克利加州大学、香港城市大学混沌控制和同步研究中心等都在研制新的混沌系统和有效的混沌信号处理技术。美国陆军和海军实验室也积极参与竞争，并投入了大量研究经费，以期望研制出高度保密的混沌通信系统，来满足现代化战争对军事通信的要求。 利用混沌的三大特点可以把基于混沌的通信分为三大类：1）基于混沌的非周期宽带连续频谱特性的扩谱通信；2）基于混沌复杂性的保密通信；3)基于混沌信号不相关的多用户通信。利用混沌进行保密通信主要有四种方式： 混沌掩盖(Chaos Masking)； 混沌键控(Chaos Shift Keying，CSK)； 混沌调制； 混沌扩频。它们都是以混沌同步为基础的。混沌掩盖的基本原理是把要传输的信息与混沌伪噪声加性调制，达到对信息进行隐藏的目的，属于模拟通信。后三种属于数字通信，混沌键控利用不同混沌信号代表二进制信息，其改进方式有COOK、DCSK、FM-DCSK以及相关延迟CDSK和广义相关延迟GCDSK等；混沌调制也称宽谱发射，是1992年Halle、Hasler等提出的解决秘密通信中复杂的问题的一种办法，用于扩频通信。基本思想是将一个信息信号注入到发送机，由此改变了原混沌系统的动态特性，因而信息信号被调制。它比混沌键控和混沌掩盖具有更好的抗破译能力。除了上述混沌通信方法外，还有不少其它通信方案，比如：混沌脉冲定位调制技术(CPPM)、混沌数字编码技术、逆系统技术、基于延迟映射(Time Delayed Map)的混沌通信、PCTH(Pseudo-Chaotic Time Hopping)法、DFM(Dynamic Feedback Modulation)法、基于符号动力学的混沌通信、基于参数辨识的混沌保密通信、基于细胞神经网络(CNN)的混沌保密通信、基于混沌吸引子不稳定轨道(UPO)的混沌通信、利用混沌信号循环平稳性的通信技术、超带宽(UWB)混沌通信、超高频宽带的直接混沌通信(DCC)以及激光混沌通信等。除了上述混沌通信方法外，还有不少其它通信方案，比如：混沌脉冲定位调制技术(CPPM)、混沌数字编码技术、逆系统技术、基于延迟映射(Time Delayed Map)的混沌通信、PCTH(Pseudo-Chaotic Time Hopping)法、DFM(Dynamic Feedback Modulation)法、基于符号动力学的混沌通信、基于参数辨识的混沌保密通信、基于细胞神经网络(CNN)的混沌保密通信、基于混沌吸引子不稳定轨道(UPO)的混沌通信、利用混沌信号循环平稳性的通信技术、超带宽(UWB)混沌通信、超高频宽带的直接混沌通信(DCC)以及激光混沌通信等。 从混沌通信技术的代角度看，从1992年至今，混沌保密通信经历了四代。混沌掩盖和混沌键控属于第一代混沌保密通信技术，安全性能非常低，实用性大大折扣；混沌调制属于第二代混沌保密通信技术，尽管第二代系统的安全性能比第一代高，但是仍然达不到满意的程度；混沌加密技术属于第三代混沌保密通信，该类方法将混沌和密码学的优点结合起来，具有非常高的安全性能。基于脉冲同步的混沌通信则属于第四代混沌保密通信。 前三代系统的一个共同的基础是混沌同步。混沌同步的主要问题：同步信号和有用信号的带宽相当，导致带宽利用率很低！第四代的混沌脉冲同步法对这个问题加以改进。同步一个三阶混沌发射器的同步信号 带宽，与前三代同步信号需要的带宽相比效率提高许多。 混沌同步理论是混沌保密通信方案的核心，第一代方案中混沌同步基于反馈控制理论，第二代和第三代系统中的自适应混沌同步，基于自适应控制理论。理论上，前三代混沌同步都是连续同步，第四代混沌同步属于离散同步脉冲同步，该方法基于脉冲控制理论。脉冲方法比前三代方法在参数失配方面具有更好的robustness，保密度也比前三代系统高得多。二：量子密码术日前，由中国科技大学中科院量子信息重点实验室与瑞典皇家理工学院微电子与应用物理系量子电子与量子光学小组共同组建的联合课题组，在世界上首次完成了采用标记单光子源的诱骗态量子密码实验，将量子密码技术的实际安全性进一步提高。该成果发表在近期的国际物理学权威刊物物理评论快报上。该刊审稿人认为：该实验成果创新性地将两种重要的技术标记单光子源与诱骗态技术相结合，可以有效地提高量子密钥分配的安全距离和安全密钥产生率，是一项非常优秀的研究成果。 量子密码术是新一代的保密通信技术，而量子密钥分配是量子密码术的核心组成部分。目前，由于量子密钥分配所需要的理想单光子光源造价昂贵且技术尚不成熟，所以实际系统大多采用的光源是把激光经过强衰减后得到的弱相干光。这类光源中所含有的大量空脉冲和比例可观的多光子脉冲不仅大大降低了密钥产生率，而且严重影响了密钥分配的安全性，因此有人提出使用“诱骗态”方法来保证实际系统的安全性。 研究人员采用激光激发周期性非线性晶体的方法，同时产生两路具有不同波长的关联光子对。由于这两路光子对在时间、频率上具有极强的关联性，实验上可以使用其中一路休闲光子来准确标记另外一路信号光子的产生。利用这一方法，可以有效降低信号光中空脉冲及多光子的比例，大大提高了安全密钥产生率和安全传输距离。 中科院量子信息实验室主任郭光灿院士认为，将标记技术与诱骗态技术相结合，原则上可得到目前为止最高的安全密钥率和最远的安全传输距离，其性能甚至可以非常接近使用理想单光子源的量子密钥协议，因此，将会在未来的密钥应用中具有很强的竞争力。 通信应该考虑保密的问题。过去由于种种原因，在实施通信建设中没有认真解决保密的问题，结果花巨款建设起来的通信网络，不能传递秘密信息。在实施保密通信建设中，也要认真吸取这一教训。实施保密通信建设时要认真考虑以下五个问题。 （1）随着四化建设和改革开放形势的发展，以及现代科学技术提供的条件，保密通信建设正由单一的部门组织实施，转变为按系统组织实施。 （2）四化建设要求秘密信息的传输必须要直达，不能采取多环节的传输办法。环节多，就做不到准确；经过的人员多，就不利于保密。要解决这个问题，必须是使信息