Защищенные системы связи на основе хаотических отображений с управляемой симметрией

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-79-10334

НазваниеЗащищенные системы связи на основе хаотических отображений с управляемой симметрией

Руководитель Каримов Тимур Искандарович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" , г Санкт-Петербург

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-602 - Моделирование технических систем

Ключевые слова хаос, динамические системы, хаотическая криптография, дискретные отображения, стеганография

Код ГРНТИ49.27.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Развитие коммуникационных систем, в частности, цифровой связи и цифрового радио, требует создания новых способов и алгоритмов модуляции и обработки сигналов, позволяющих наиболее полно использовать преимущества широкополосных систем передачи данных. Целью настоящего проекта является разработка теоретических основ и методологии проектирования хаотических коммуникационных систем, использующих новые принципы модуляции, анализа и обработки хаотических сигналов. В рамках проекта предполагается создание новых принципов модуляции, основанных на управляемой симметрии генерирующих хаотических отображений и позволяющих реализовать скрытую передачу данных; разработка новых способов обработки и фильтрации хаотических сигналов; а также эффективных инструментов численного и имитационного моделирования для экспериментального подтверждения теоретических положений работы. Научная новизна проекта заключается в применении нового свойства управляемой симметрии дискретных геометрических операторов для создания перспективных способов модуляции и анализа хаотических сигналов, а также хаотических систем связи на их основе. В результате выполнения проекта будут не только созданы новые алгоритмы передачи цифровых сообщений с помощью широкополосной несущей, но и получены новые знания о влиянии различных параметров канала, включая уровень помех, на надежность передачи данных при применении разработанной технологии в сравнении с существующими. Разработанные алгоритмы и средства поддержания качества связи, в частности, методы очистки канала от шума и коррекции ошибок в сообщениях, позволят повысить устойчивость хаотических систем связи к зашумлению канала передачи данных. Научная значимость проекта заключается в том, что он внесет существенный вклад в развитие теории широкополосной связи и, в частности, хаотической связи, теории цифровой обработки сигналов. Прикладная значимость проекта следует из одной из его задач: разработки конкретного пакета прикладных технологий для скрытной и защищенной передачи сообщений. Ожидаемыми полезными свойствами здесь выступают большая скрытность передачи, большая помехоустойчивость, возможность реализации на перспективной аппаратуре, предназначенной для организации связи по технологии цифрового радио, а также все преимущества, свойственные системам широкополосной связи: снижение влияния эффектов многолучевого распространения, решение проблемы перегрузки канала, невосприимчивость к узкополосным помехам.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тутуева А.В., Каримов Т.И., Андреев В.С., Зубарев А.В., Родионова Е.А., Бутусов Д.Н. Synchronization of Chaotic Systems via Adaptive Control of Symmetry Coefficient in Semi-Implicit Models 2020 Ural Smart Energy Conference (USEC), стр. 143-146 (год публикации - 2020)
10.1109/USEC50097.2020.9281181

2. Тутуева А.В., Каримов Т.И., Моисис Л., Волос Х., Непомусено Е.Г., Бутусов Д.Н. Improving chaos-based pseudo-random number generators implemented with finite-precision arithmetic Nonlinear Dynamics (год публикации - 2021)
10.1007/s11071-021-06246-0

3. Моисис Л., Азар А.Т., Тутуева А.В., Бутусов Д.Н., Волос Х. Discrete Time Chaotic Maps With Application to Random Bit Generation Igi Global, Глава книги №22 в книге "Handbook of Research on Modeling, Analysis, and Control of Complex Systemsстр", 090320-090824 (год публикации - 2021)
10.4018/978-1-7998-5788-4.ch022

4. Каримов т., Рыбин В., Колев Г., Родионова Е., Бутусов Д. Chaotic Communication System with Symmetry-Based Modulation Applied Sciences, №11(8), стр. 3698 (год публикации - 2021)
10.3390/app11083698

5. Каримов Т.И., Дружина О.С., Андреев В.С., Тутуева А.В., Копец Е.Е. Bifurcation Spectral Diagrams: a Tool for Nonlinear Dynamics Investigation Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), стр. 119-123 (год публикации - 2021)
10.1109/ElConRus51938.2021.9396657

6. Рыбин В.Г., Тутуева А.В., Каримов Т.И., Колев Г.Ю., Бутусов Д.Н., Родионова Е.А. Optimizing the Synchronization Parameters in Adaptive Models of Rössler system 2021 10th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), стр. 1-4 (год публикации - 2021)
10.1109/MECO52532.2021.9460301

7. Моисис Л., Кафецис И., Волос Х., Тутуева А.В., Бутусов Д.Н. Application of a Hyperbolic Tangent Chaotic Map to Random Bit Generation and Image Encryption 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), стр. 559-565 (год публикации - 2021)
10.1109/ElConRus51938.2021.9396395

8. Тутуева А.В., Моисис Л., Рыбин В.Г., Копец Е.Е., Волос Х., Бутусов Д.Н. Fast synchronization of symmetric Henon maps using adaptive symmetry control Chaos, Solitons & Fractals, № 155, стр. 111732 (год публикации - 2022)
10.1016/j.chaos.2021.111732

9. Каримов Т.И., Рыбин В.Г., Дружина О.С., Островский В.Ю., Протасова Д.А. Revealing Chaos-Based Steganographic Transmission by the Recurrence Quantification Analysis Mathematics and its Applications in New Computer Systems. MANCS 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. Springer, стр. 385–392 (год публикации - 2022)
10.1007/978-3-030-97020-8_35

10. Тутуева А.В., Моисис Л., Рыбин В.Г., Зубарев А.В., Волос К., Бутусов Д.Н. Adaptive Symmetry Control In Secure Communication Systems Chaos, Solitons & Fractals, № 159, стр. 112181 (год публикации - 2022)
10.1016/j.chaos.2022.112181

11. Дружина О.С., Баранов Г.Д., Тутуева А.В., Колев Г.Ю., Федосеев П.С. Recognition of Cyclostationary Signal Features Using Nonlinear Oscillators 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), стр. 598-603 (год публикации - 2022)
10.1109/ElConRus54750.2022.9755688

12. Рыбин В.Г., Колев Г.Ю., Копец Е.Е., Даутов А.М., Каримов А.И., Каримов Т.И. Optimal Synchronization Parameters for Variable Symmetry Discrete Models of Chaotic Systems 2022 11th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), №11 (год публикации - 2022)
10.1109/MECO55406.2022.9797125

13. Рыбин В.Г., Каримов Т.И., Баязитов О.О., Квитко Д.В., Бабкин И.А., Ширнин К.В., Колев Г.Ю., Бутусов Д.Н. Prototyping the Symmetry-Based Chaotic Communication System Using Microcontroller Unit Applied Sciences, 13(2), стр. 936. (год публикации - 2023)
10.3390/app13020936

14. Дружина О.С., Исаков О.А., Каримов А.И., Колев Г.Ю., Каримов Т.И. Inductive Limit Switch Based on Chaotic Circuit with Double-Scroll Attractor 2023 12th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) (год публикации - 2023)

15. Тутуева А.В., Непомусено Е.Г., Моисис Л., Волос К., Бутусов Д.Н. Adaptive chaotic maps in cryptography applications Springer International Publishing, стр. 193-205 (год публикации - 2022)
10.1007/978-3-030-92166-8_8

16. Рыбин В.Г., Бутусов Д.Н., Родионова Е.А., Каримов Т.И, Островский В.Ю., Тутуева А.В. Discovering Chaos-Based Communications by Recurrence Quantification and Quantified Return Map Analyses International Journal of Bifurcation and Chaos, №32(9), стр. 2250136 (год публикации - 2022)
10.1142/S021812742250136X

Публикации