生成伪随机序列的方法和对数据流进行编码或解码的方法
【专利摘要】本发明涉及用于对第一数据流进行编码的方法以及用于对第二数据流进行解码的方法，其中所述编码是借助于异或比较操作(XOR)将第一数据流与由伪随机序列形成的第三数据流进行比较的结果。具体地，本发明涉及基于超混沌编码方法以用于生成在编码和解码中所使用的伪随机序列的方法。
【专利说明】生成伪随机序列的方法和对数据流进行编码或解码的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于对第一数据流进行编码以产生第二编码数据流的方法，并且涉及 用于对该第二数据流进行解码的方法，其中，所述编码是借助于异或比较操作（X0R)将所 述第一数据流与由伪随机序列形成的第三数据流进行比较的结果。具体地，本发明涉及基 于超混沌编码方法以用于生成在编码和解码中所使用的伪随机序列的方法。
【背景技术】
[0002] 本发明涵盖在安全通信的信息流编码领域内。具体地，本发明涵盖在基于超混沌 系统的方法的领域内，所述方法中的一些在现有技术中是已知的。
[0003] 在将消息从发射器A发送至接收器B的简单通信情况下，通过使得A和B可以分 别进行编码和解码的方法对此消息进行编码。
[0004] 编码信息被称为密码或加密消息，并且通过通信信道来发送此编码信息。该消息 由任何长度的比特流形成，并且A和B分别生成用于编码和解码的二进制序列。这些二进 制序列为加密序列。
[0005] 如果利用用于A的加密序列、通过执行二进制X0R(异或）操作对来自A的消息进 行加密，则在应用于A的加密序列与应用于B的加密序列相同时在B中恢复原始消息，该 X0R操作的表格在表1中示出。
[0006] 表 1 :X0R表格
【权利要求】
1. 一种用于生成伪随机序列的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： a) 提供初始值微分方程X' = f (X，t)， b) 提供针对所述微分方程的初始值Xci = X(X), c) 提供针对所述微分方程的积分步长δ t以用于进行时间离散化tk = tfk · δ t，k = 1,2,3-, d) 根据所述初始值并且利用所述步长δ 1来执行所述微分方程的数值积分以用于获得 解的近似值Xk = X (tk), e) 通过对所述值xk进行采样来生成第一值序列，所述第一值序列能够数值地表示为 0· (VlAdA…dr…dw · Kf形式的浮点型，其中e为指数，w为尾数的长度，dQ为所述尾数中 的最具代表性数字，并且4为下述数字：所述数字使得所述解的近似值X k中所述数字以及 所述数字左边的所有数字与所述微分方程的解的精确值一致，以及 f) 根据对所述值序列Xk的选择来生成具有数字屯…4的伪随机序列，其中i为满足 0〈i < r的预定整数值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤d)中执行η元微分方程组x's = fs(X1, X2,…xn，P1, P2,…pm，t), S = I...η的数值积分，其中η也为未知数的数目并且所述微 分方程组包含Π 1个参数Ppj = L···!!!，使得步骤f)中的所述伪随机序列根据从所述微分方 程组中预先选择的η个变量中的一个变量来生成。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤f)之后，每个数字d被描绘为 具有预先设立的字长D1的二进制，所述数字的连接形成二进制序列。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤f)之后，使每个数字d与二进 制表示相对应，所述数字的连接形成二进制序列。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，预先设立字长D2，并且使用具有D2 位的字、根据所述二进制序列来形成整数数字。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据以下步骤将所述伪随机序列扩 展成具有较多数目的元素的序列： ?预先设立正整数值DM， ?根据所述伪随机序列来构建整数DIM维的两个向量V1和V2, ?根据乘积V1 · V2T来构建DMXD頂维的扩展矩阵Me，其中V2 T为V2的转置向量，以及 ?借助于连接所述矩阵札的行来生成扩展序列。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中： ?预先设立值K1，以及 ?在生成所述扩展序列之前，用由计算所述矩阵札中的每个元素的K1模所产生的值来 替代所述矩阵札中的每个元素。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其中： ?除所述向量V1和V2之外，根据所生成的伪随机序列来构建整数DIM维的向量V3，以 及 ?在借助于连接所述矩阵凡的行来生成所述扩展序列之前，在所述矩阵凡的行中的每 行上，根据通过所述向量V3的相同行所设立的整数值将Me的行中的每行沿预先设立的方向 循环地旋转整数次。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中： ?预先设立值K2，所述值K2优选地为所述DM值，以及 ?用由计算所述向量V3中的每个元素的K2模所产生的值来替代所述向量V3中的每个 元素。
10. 根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，对于借助于连接所述矩阵札的行 来生成所述扩展序列，计算仅每行的值以避免存储完整矩阵札。
11. 一种用于对数据流进行编码以借助于编码流来发送所述数据的方法，其中，所述编 码是借助于异或比较操作（XOR)将所述数据流与由伪随机序列形成的第二数据流进行比 较的结果；或者一种用于对编码数据流进行解码的方法，其中，所述解码是借助于异或比较 操作（XOR)将所述编码数据流与由伪随机序列形成的第二数据流进行比较的结果，其特征 在于，所述伪随机序列的生成借助于根据权利要求1至10中任一项所述的方法来实现。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，执行以下步骤： ?确定积分时间T， ?提出能够以以下方式表示的用于生成编码序列的摄动方程组以及初始值：
?提出能够以以下方式表示的用于生成解码序列的摄动方程组以及不一定与所述针对 编码序列的生成所提出的初始值一致的初始值：
?在对所述数据进行编码和解码之前，通过在时间T上对两个摄动方程组进行积分来 生成第一编码序列和第一解码序列，其中，两个方程组借助于乘以^s = 1···η的项 相耦和，#、#为正值，<和< 中至少与所述编码相关联的方程组中的一个值以及与所 述解码相关联的方程组中的另一值为非空值，使得在所述积分期间通过交换信道来执行至 少下述变量X1, χ2,…Xn的值的交换直到两个方程组收敛为止，所述变量Xi，X2,…X n是乘以 非空值44，S = 1…η的变量，以及 ?在不交换耦合值并且不并入具有s=l…η的项的情况下，根据在前一步骤 所执行的积分中实现的独立地用作初始条件的值，通过对相同方程进行积分来提供数据编 码序列和数据解码序列。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述交换信道借助于公钥进行加密。
14. 一种消息编码器，所述消息编码器适合于执行用于对数据流进行编码以借助于编 码流来发送所述数据的方法，其中，所述编码是借助于异或比较操作（XOR)将所述数据流 与由伪随机序列形成的第二数据流进行比较的结果，其特征在于，所述伪随机序列的生成 借助于根据权利要求1至10中任一项所述的方法来实现。
15. -种加密消息解码器，所述加密消息解码器适合于执行用于对编码数据流进行解 码的方法，其中，所述解码是借助于异或比较操作（XOR)将所述编码数据流与由伪随机序 列形成的第二数据流进行比较的结果，其特征在于，所述伪随机序列的生成借助于根据权 利要求1至10中任一项所述的方法来实现。
16. -种通信系统，包括至少一个根据权利要求14所述的编码器以及至少一个根据权 利要求15所述的解码器。
【文档编号】H04L9/00GK104380651SQ201380026419
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月24日
【发明者】格拉尔德·维达尔卡桑亚 申请人:埃尼格传媒公司