多混沌吸引子切换：单片机与FPGA协同的加密增强系统

本文主要探讨了单片机（Microcontroller Unit, MCU）和现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）在实现多混沌吸引子切换系统中的应用，发表于《计算机工程与应用》杂志2014年第50卷第18期。混沌现象作为非线性科学的重要分支，由于其复杂性和难以预测性，近年来在信息安全领域，尤其是混沌通信中得到了广泛关注。传统的混沌系统可能存在元件参数敏感性和再生误差的问题，这限制了混沌信号的稳定性和安全性。 为了提升混沌通信的加密效果和抗破译能力，研究者提出了一种多混沌吸引子的分时切换系统。系统设计的核心在于离散化的混沌方程，通过MATLAB与DSP Builder构建多混沌系统的框架图，将这个概念转化为可编程硬件的实现，即生成相应的VHDL语言程序和用于Modelsim仿真验证的文件。VHDL语言程序是FPGA设计的关键部分，它定义了系统的逻辑结构，而单片机则负责处理与用户接口和与其他系统通信的任务。 单片机程序在此过程中起到控制和调度作用，根据预设的多混沌吸引子切换表达式，确保系统在任意时刻可以快速、灵活地在不同混沌吸引子之间切换。这种切换不仅限于同一混沌系统内部的不同相平面，还支持多个混沌系统间的切换，从而生成更复杂、难以预测的混沌信号。这种方法提高了系统的安全性和抗干扰性能，对于增强混沌通信系统的实用性和安全性具有重要意义。 通过实验验证，该系统展示了其在实际应用中的有效性，特别是在保密通信和抗破解技术方面。作者张建广、康守强、纪斌等人，来自哈尔滨理工大学电气与电子工程学院以及中国移动通信集团黑龙江有限公司网络管理部，共同完成了这项创新工作。他们的研究结果为混沌系统的设计和应用提供了新的思路和技术手段，对工程实践和理论研究都有积极的影响。