北京邮电大学 近代物理实验讲义 实验5.14混沌电路及其在加密通信中的应用 随着计算机的普及和信息网络技术的发展，数据通信的安全性问题引起了普遍的关 注。混沌信号所具有的对初始条件的敏感性、非周期性、似随机性和连续的宽带能谱等特 点，非常有利于在加密通信系统中应用。本实验利用蔡氏电路产生混沌信号，并利用混沌 信号进行加密通信实验。此外，还可以利用计算机和网络进行基于一维时空混沌的语音 加密通信实验。 【实验要羽 1.自搭蔡氏电路观察混沌现象： 2.自搭驱动.响应电路系统，实现混沌同步； 3.在蔡氏电路混沌同步的基础上，实现模拟信号加密通信实验： 4.在蔡氏电路混沌同步的基础上，实现数字信号加密通信实验： 5.基于时空混沌的语音加密通信实验（选做。 【仪器用具 面包板，非线性电阻，加法电路块，减法电路块，电位器，电容，电感线圈，数据采集卡 NPa-6221,导线若干。 【原理提 1.蔡氏电路与混沌同步 蔡氏电路虽然简单，但具有丰富而复杂的混沌动力学特性，而且它的理论分析、数值 模拟和实验演示三者能很好地符合，因此受到人们广泛深入的研究。具体可参考教材“用 非线性电路研究混沌现象部分。 自从1990年Pecora和Carroll首次提出混沌同步的概念，研究混沌系统的完全同步 以及广义同步、相同步、部分同步等问题成为混沌领域中非常活跃的课题，利用混沌同步 进行加密通信也成为混沌理论研究的一个大有希望的应用方间。 我们可以对混沌同步进行如下描述：两个或多个混沌动力学系统，如果除了自身随时 间的演化外，还有相互耦合作用，这种作用既可以是单向的，也可以是双向的，当满足一定 条件时，在耦合的影响下，这些系统的状态输出就会逐渐趋于相近，进而完全相等，称之为 混沌同步。实现混沌同步的方法很多，本实验介绍利用驱动响应方法实现混沌同步。实 验电路如图5.141所示。 293实验5 .14 混沌电路及其在加密通信中的应用 随着计算机的普及和信息网络技术的发展, 数据通信的安全性问题引起了普遍的关 注。混沌信号所具有的对初始条件的敏感性、非周期性、似随机性和连续的宽带能谱等特 点, 非常有利于在加密通信系统中应用。本实验利用蔡氏电路产生混沌信号, 并利用混沌 信号进行加密通信实验。此外, 还可以利用计算机和网络进行基于一维时空混沌的语音 加密通信实验。 [ ᅲ偠㽕∖] 1 . 自搭蔡氏电路观察混沌现象; 2 . 自搭驱动- 响应电路系统, 实现混沌同步; 3 . 在蔡氏电路混沌同步的基础上, 实现模拟信号加密通信实验; 4 . 在蔡氏电路混沌同步的基础上, 实现数字信号加密通信实验; 5 . 基于时空混沌的语音加密通信实验( 选做) 。 [݋⫼఼Ҿ[ 面包板, 非线性电阻, 加法电路块, 减法电路块, 电位器, 电容, 电感线圈, 数据采集卡 NI PCI -6221 , 导线若干。 [ ॳ⧚ᦤ⼎] 1 . 㫵⇣⬉䏃Ϣ⏋≠ৠℹ 蔡氏电路虽然简单, 但具有丰富而复杂的混沌动力学特性, 而且它的理论分析、数值 模拟和实验演示三者能很好地符合, 因此受到人们广泛深入的研究。具体可参考教材“用 非线性电路研究混沌现象”部分。 自从1990 年 Pecora 和 Carroll 首次提出混沌同步的概念, 研究混沌系统的完全同步 以及广义同步、相同步、部分同步等问题成为混沌领域中非常活跃的课题, 利用混沌同步 进行加密通信也成为混沌理论研究的一个大有希望的应用方向。 我们可以对混沌同步进行如下描述: 两个或多个混沌动力学系统, 如果除了自身随时 间的演化外, 还有相互耦合作用, 这种作用既可以是单向的, 也可以是双向的, 当满足一定 条件时, 在耦合的影响下, 这些系统的状态输出就会逐渐趋于相近, 进而完全相等, 称之为 混沌同步。实现混沌同步的方法很多, 本实验介绍利用驱动- 响应方法实现混沌同步。实 验电路如图5 .14 .1 所示。 392 北京邮电大学 近代物理实验讲义