一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，属于通信相关技术领域，包括：将传输信号输入基于具有有界外部干扰的四维分数阶复杂网络的驱动网络，获取叠加信号；将传输信号与所述叠加信号进行加密计算，获得所述加密信号；接收端接收发送端发送的加密信号；将所述加密信号输入基于四维分数阶复杂网络的响应网络，获得同步混沌信号；通过同步控制器确定与叠加信号采用相同节点产生的一个或多个同步混沌信号，即用于解密的同步叠加信号；对所述加密信号和所述同步叠加信号进行解密运算，得到所述解密信号；本申请基于四维分数阶含有界干扰复杂网络进行设计，提升了信号加密的复杂度，增加了信号破译的难度，使信号传输更加安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法
本专利技术涉及通信相关
，更具体的说是涉及一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法。
技术介绍
复杂动态网络在过去的几十年里得到了广泛的研究，由于其在许多领域都具有巨大的应用潜力，是一种优秀而有效的现实世界系统建模工具。在实际工作中，复杂的动态网络可以很好地模拟许多大型系统，包括但不限于通信网络、电力网络、软件系统和生物神经网络，一个复杂的动态网络是由大量耦合节点组成的，其中每个节点是多维的，边缘代表节点与节点之间的关系。它的应用越来越广泛，涵盖了许多科学领域，如物理，数学，计算机科学等。考虑到这些因素，对复杂动态网络的研究具有重要的意义和实际应用。分数阶微积分方程可以提高物理应用和系统的建模精度。分数阶微积分与整数阶微积分相比，分数阶复杂网络比整数阶复杂网络更适合描述物理历史特征和遗传特征。因此，分数阶非线性系统的建模更加准确，普遍性更强。随着分数阶微积分的发展，分数阶能够更好的描述分数阶复杂网络动力学行为并值得研究。同步作为复杂网络动态分析的重要研究课题之一，不仅可以揭示许多真实现象，而且在同步信息交换、安全通信和数字信号同步传输等方面具有潜在的应用价值。同步技术的种类多样，比如投影同步、指数同步、反同步、牵引同步等。在实际情况下，由于网络拓扑结构的复杂性和节点的动态行为，复杂网络自身很难实现同步，因此，研发一种能够同步传输保密通信方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，包括以下步骤：接收端接收发送端发送的加密信号r(t)；将所述加密信号r(t)输入响应网络，获得同步混沌信号；通过同步控制器确定与混沌信号采用相同节点产生的一个或多个同步混沌信号作为解密的同步叠加信号y(t)；对所述加密信号r(t)和所述同步叠加信号y(t)进行解密运算，得到解密信号s1(t)；其中，获得所述加密信号r(t)的步骤为：将传输信号s(t)输入驱动网络，获得混沌信号作为叠加信号x(t)；将所述传输信号是s(t)与所述叠加信号x(t)加密计算，获得所述加密信号r(t)。作为一种改进，驱动系统基于具有有界外部干扰的四维分数阶复杂网络构建，具体为：其中，k是四维分数阶复杂网络的节点数；0＜α＜1，α是分数阶的阶次；f(xk(t))是描述节点动态行为的非线性向量函数；t是时间，σ＞0，σ是节点间的耦合强度；Γ＝diag(γ1,γ2,...,γn)＞0，Γ是节点间的耦合邻接矩阵；(gkj)∈RN×N是四维分数阶复杂网络的耦合配置矩阵；xj(t)为节点j的状态变量；bk∈Rn＝[bk1,bk2,...,bkn]T是驱动系统的有界外部干扰。作为一种改进，响应网络基于四维分数阶复杂网络构建，具体为：其中，0＜α＜1，α为分数阶的阶次，y(t)为响应系统中节点的状态变量；g(y(t))是驱动系统的向量函数。作为一种改进，同步控制器的设计步骤为：通过设计滑膜面，以同步误差作为滑膜面的变量，验证滑膜面的收敛性，根据滑膜面设计符合滑膜运动的同步控制器。作为一种改进，滑模面的具体步骤为：S231、定义同步误差：S232、根据公式(1)和公式(2)获得同步误差动态网络模型为：S233、设计滑膜面为:S234、验证滑膜面：通过构建李雅普诺夫函数，对滑动面的收敛性能进行验证；其中，t是时间，k是四维分数阶复杂网络的节点数；y(t)是响应系统中节点的状态变量；xk(t)＝(xk1(t),xk2(t),...,xkn(t))T∈Rn是驱动系统中第k个节点的状态变量；f(xk(t))是描述节点动态行为的非线性向量函数；σ＞0，σ是节点间的耦合强度，Γ＝diag(γ1,γ2,...,γn)＞0，Γ是节点间的耦合邻接矩阵；(gkj)∈RN×N是四维分数阶复杂网络的耦合配置矩阵；xj(t)为节点j的状态变量；bk∈Rn＝[bk1,bk2,...,bkn]T是驱动系统的有界外部干扰；uk(t)为同步控制器；0＜α＜1，α是分数阶的阶次；Ck＞0，ηk＞0,为可调节的系统常数；Sk(t)为随时间变化的滑膜面。作为一种改进，依据滑膜面设计对应的滑模控制器：其中，t是时间，k是四维分数阶复杂网络的节点数；g(y(t))是驱动系统的向量函数；f(xk(t))是描述节点动态行为的非线性向量函数；b*是有界外部干扰的上界值；Sk(t)为随时间变化的滑膜面；Ck＞0，ηk＞0,是可调节的系统常数；(gkj)∈RN×N是四维分数阶复杂网络的耦合配置矩阵；Γ＝diag(γ1,γ2,...,γn)＞0；Γ是节点间的耦合邻接矩阵；xj(t)是节点j的状态变量；Lk为可调节的系统常数。作为一种改进，滑膜面的验证方法为：计算式(1)分数阶导数：因此，得到滑膜运动状态证明，构建李雅普诺夫函数依据卡普托分数阶导数的定义，对李雅普诺夫函数(9)式进行处理，得到如下不等式，将代入式(10)中，得到由式(11)可知滑动面收敛，响应系统中节点的状态变量随时间变化，收敛至目标值。其中，t是时间，0＜α＜1，α是分数阶的阶次；k是四维分数阶复杂网络的节点数；Sk(t)为随时间变化的滑膜面；Ck＞0，ηk＞0,是可调节的系统常数；ekj(t)代表节点j与节点k有连接关系；T是代表矩阵的转置。作为一种改进，同步控制器的验证步骤具体为：构建李雅普诺夫函数对上式(12)李雅普诺夫函数进行分数阶求导，其中，bk(k＝1,2,...,N)是有界外部干扰值,并且是bk的上界值。其中，t是时间，k是四维分数阶复杂网络的节点数；0＜α＜1，α是分数阶的阶次；Sk(t)为随时间变化的滑膜；Ck＞0，ηk＞0为可调节的系统常数；f(xk(t))是描述节点动态行为的非线性向量函数；xk(t)＝(xk1(t),xk2(t),...,xkn(t))T∈Rn是驱动系统中第k个节点的状态变量；σ＞0，σ是节点间的耦合强度；(gkj)∈RN×N是四维分数阶复杂网络的耦合配置矩阵；uk(t)为同步控制器，使驱动系统和响应系统达到同步；j为节点；Γ＝diag(γ1,γ2,...,γn)＞0；Γ是节点间的耦合邻接矩阵；uk(t)为同步控制器；LK为可调节的系统常数；Sk(t)为随时间变化的滑膜面；将μ＝Ckηk,μ＞0引入公式(13)中，得到验证同步控制器的收敛性。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，通过同步控制器确定响应网络与驱动网络采用相同节点的混沌信号作为加密和解密的叠加信号，具有以下优点：1、本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：/n接收端接收发送端发送的加密信号r(t)；/n将所述加密信号r(t)输入响应网络，获得同步混沌信号；/n通过同步控制器确定与混沌信号采用相同节点产生的一个或多个同步混沌信号作为解密的同步叠加信号y(t)；/n对所述加密信号r(t)和所述同步叠加信号y(t)进行解密运算，得到解密信号s1(t)；/n其中，获得所述加密信号r(t)的步骤为：/n将传输信号s(t)输入驱动网络，获得混沌信号作为叠加信号x(t)；/n将所述传输信号是s(t)与所述叠加信号x(t)加密计算，获得所述加密信号r(t)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收端接收发送端发送的加密信号r(t)；
将所述加密信号r(t)输入响应网络，获得同步混沌信号；
通过同步控制器确定与混沌信号采用相同节点产生的一个或多个同步混沌信号作为解密的同步叠加信号y(t)；
对所述加密信号r(t)和所述同步叠加信号y(t)进行解密运算，得到解密信号s1(t)；
其中，获得所述加密信号r(t)的步骤为：
将传输信号s(t)输入驱动网络，获得混沌信号作为叠加信号x(t)；
将所述传输信号是s(t)与所述叠加信号x(t)加密计算，获得所述加密信号r(t)。


2.根据权利要求1所述的一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，
驱动系统基于具有有界外部干扰的四维分数阶复杂网络构建，具体为：



其中，k是四维分数阶复杂网络的节点数；0＜α＜1，α是分数阶的阶次；f(xk(t))是描述节点动态行为的非线性向量函数；t是时间，σ＞0，σ是节点间的耦合强度；Γ＝diag(γ1,γ2,...,γn)＞0，Γ是节点间的耦合邻接矩阵；(gkj)∈RN×N是四维分数阶复杂网络的耦合配置矩阵；xj(t)为节点j的状态变量；bk∈Rn＝[bk1,bk2,...,bkn]T是驱动系统的有界外部干扰。


3.根据权利要求1所述的一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，
响应网络基于四维分数阶复杂网络构建，具体为：



其中，0＜α＜1，α为分数阶的阶次，y(t)为响应系统中节点的状态变量；g(y(t))是驱动系统的向量函数。


4.根据权利要求1所述的一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，同步控制器的设计步骤为：通过设计滑膜面，以同步误差作为滑膜面的变量，验证滑膜面的收敛性，根据滑膜面设计符合滑膜运动的同步控制器。


5.根据权利要求4所述的一种基于滑膜控制器的复杂网络保密通信方法，其特征在于，
滑模面的具体步骤为：
S231、定义同步误差：



S232、根据公式(1)和公式(2)获得同步误差动态网络模型为：



S233、设计滑膜面为:

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大为，蒋庆蓉，胡永兵，杨宗立，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34