元胞自动机伪随机序列在密码学与通信系统中的应用

"基于元胞自动机的伪随机序列及其应用研究-魏华.pdf" 这篇论文主要探讨了元胞自动机（Cellular Automata, CA）在生成伪随机序列方面的潜力和应用。元胞自动机是一种离散时间和空间的计算模型，由一维或高维的格子构成，每个格子称为元胞，根据其邻居状态和自身状态遵循一定的规则进行演化。 论文首先深入研究了初等元胞自动机（A类）的动力学行为特点，这是最基础的元胞自动机类型，通常具有简单的规则。然后，作者进一步探讨了更复杂的元胞自动机，包括B、C、D类，这些自动机引入了时间二阶导数的概念，增加了系统的复杂性。通过计算元胞自动机的图案熵，结合平衡性、长周期性和相关性等要求，论文选择了10种不同的元胞自动机规则，并构建了一个混合规则的元胞自动机，由此生成了一种新的伪随机序列。 接着，论文分析了这种基于元胞自动机的长码序列的特性，如码平衡性（序列中0和1出现的频率接近）、游程特性（连续相同数字的长度分布）、自相关和互相关特性以及序列的复杂度。这些分析表明，元胞自动机产生的序列具有强烈的伪随机性，这使得它们非常适合用于序列密码加解密系统。论文中，作者将元胞自动机伪随机序列实际应用于图像和语音的加解密，验证了其在安全通信中的实用性。 此外，论文还关注了元胞自动机生成的短码序列在扩频通信中的应用。扩频序列是通信系统中的一种关键技术，用于提高信号的抗干扰性和安全性。作者分析了元胞自动机伪随机序列作为扩频序列的伪随机性，并对其在异步直扩通信系统中的性能进行了仿真。通过与传统的Gold序列扩频通信系统对比，结果显示，精心选择的元胞自动机序列在扩频误码性能上表现出色，预示着在直扩通信领域有广阔的应用前景。 关键词：伪随机序列，元胞自动机，加密解密，直接序列扩频通信 这篇研究工作不仅在理论上深化了我们对元胞自动机生成伪随机序列的理解，还在实际应用中展示了其在密码学和通信系统中的潜力，为未来相关领域的研究提供了有价值的参考。