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龙图腾网获悉西安现代控制技术研究所申请的专利一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115102685B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210708061.8，技术领域涉及：H04L9/00；该发明授权一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法是由任海鹏;邹汝平;周健设计研发完成，并于2022-06-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法在说明书摘要公布了：本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法。为了提升目前工业物联网中数据传输的安全性，本发明利用了无穷维超混沌系统进行明文信息加密时，密钥空间可以达到理论的无限维；本发明利用了合法用户之间信道信息作为基于无穷维超混沌的动态Hash密钥函数的输入，得到用于加密的动态密钥，获得了更高的安全性；本发明利用了无穷维超混沌系统特性产生新型S‑box，相比传统S‑box具有更强的抗攻击能力和更好的安全性能。

本发明授权一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法在权利要求书中公布了：1.一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 步骤1：通过当前通信的信道相位和幅值A计算临时标记NN和AA，设置无穷维超混沌系统和Logistic映射相关参数初值； 所述步骤1包括： 步骤1.1：估计当前合法用户之间的信道状态，得到信道相位信息和幅值A，并通过公式1计算临时标记NN和AA； AA＝3.8+0.2cosA1 然后将NN的值赋给无穷维超混沌系统2中的参数c，将AA的值赋给Logistic映射3中的参数μ； 步骤1.2：采用无穷维超混沌系统产生密钥，其数学模型表示为： 其中，a，b，c为无穷维超混沌系统的控制参数，x，y，z为无穷维超混沌系统的状态变量，k为反馈增益，τ＞0为延迟时间，给定无穷维超混沌吸引子系统的控制参数a、b、k、τ，并令参数c＝NN； 采用Logistic映射产生随机数位置索引序列，其数学模型表示为： un+1＝μun1-un3 其中，u为系统状态变量，下标n表示迭代次数，μ为控制参数，给定Logistic映射的控制参数μ＝AA，初值u0与无穷维超混沌系统状态x的初值x0一致； 步骤2：利用基于无穷维超混沌的动态Hash密钥函数产生512位的动态密钥DK，动态Hash密钥函数输入为前导码信息Sq、初始向量I0和步骤1.2得到的临时标记NN和AA，输出为512位密钥DK，其中，前导码信息Sq是帧结构中的一段训练序列，初始向量I0是收发双方约定好的二进制序列，长度为L1+L2+L3； 所述步骤2包括： 步骤2.1：将前导码信息Sq分块，将Sq按每块128位二进制序列进行分组，总共分为组，其中len为总组数，length.为取序列长度，表示向上取整数操作； 步骤2.2：将初始向量I0分为长度分别为L1、L2和L3的三个二进制序列，将这三个序列进行变换依次对超混沌系统的初值x0,y0,z0进行赋值，采用下式4操作； x0＝0.5+I01:L12 y0＝0.5+I0L1+1:L1+L22 z0＝0.5+I0L1+L2+1:lengthI024 其中，.2表示将二进制序列按位加权转换为十进制范围在[0,1]之间的十进制小数操作； 步骤2.3：按照步骤1设定的无穷维超混沌系统参数，步骤2.2设置的初始条件，无穷维超混沌系统2演化T1时间，T1足够大，对输出的三个系统状态序列xt、yt和ztt∈[0,T1]做扩散处理得到范围在[-1,1]之间的状态量X′、Y′和Z′，状态扩散操作下式所示： X′＝2*x*108-roundx*108 Y′＝2*y*108-roundy*108 Z′＝2*z*108-roundz*1085 其中，round.表示四舍五入操作； 步骤2.4：给定Logistic映射初值u0等于步骤2.2得到的x0，将Logistic映射3迭代L1+L2+L3次，将输出序列做预处理得到位置索引序列，预处理如下式： Uk＝moduk*108,10246 其中，k＝1,...,L1+L2+L3，Uk为第k个系统输出状态uk处理后的状态量，moda,b表示a除以b求余数操作； 步骤2.5：利用步骤2.4得到的位置索引序列对步骤2.3得到的状态量X′、Y′和Z′进行位置选择，然后将三个序列中的值取符号量化为二进制序列得Xk″、Yk″和Zk″，该过程如下式所示： 其中，sgn.表示取符号操作； 步骤2.6，将步骤2.1中前导码信息序列，与步骤2.5所得二进制序列做异或操作，如下式所示： Wk＝xorWk,S1k，k＝1,...,L1+L2+L3，8 其中，xor.表示按位异或操作；用Wk更新步骤2.2中的初始向量I0；至此，完成了Sq中第一个块的处理； 步骤2.7，按步骤2.2到步骤2.6进行循环，当处理至第len-1块时，即处理信息序列Slen-1时停止循环；在最后一次循环中，系统运行至步骤2.4时，由于需要构建512位的密钥输出，因此仅在最后一次操作中将步骤2.4及以后的L1、L2和L3值更新为L1′、L2′和L3′，其中，L1′+L2′+L3′＝512，选择状态量X′、Y′和Z′中的L1′位、L2′位和L3′位状态组成的新序列，并将其量化为二进制序列并串行链接，至此得到最终的512位的二进制序列作为动态密钥DK； 步骤3：利用步骤2得到的动态密钥DK的低256位设置无穷维超混沌系统参数，其输出序列处理后用于对明文信息P进行标记扩散，得到密文C′； 所述步骤3包括： 步骤3.1：将任意长度的明文信息转化为一维二进制明文数据流P； 步骤3.2：取步骤2得到的动态密钥DK低256位，对无穷维超混沌系统的参数和状态初值赋值，具体是将DK的低256位比特分为两大组，每组128位，再将一个大组分为三个小组，长度分别为L4、L5和L6的比特序列，然后将这六个二进制序列分别对无穷维超混沌系统三个控制参数a、b、c和三个状态初值x0、y0、z0赋值； 步骤3.3：将无穷维超混沌系统2演化T2时间，利用式5对超混沌系统输出状态xt和ytt∈[0,T2]进行扩散处理得到变换后的状态量X1′和Y1′，对状态量X1′和Y1′进行如式9预处理得两组范围在[0，255]之间得密钥序列K1和K2； K1＝roundmodX1′end-lengthP+1:end*108,255 K2＝roundmodY1′end-lengthP+1:end*108,255，9 其中，round.表示四舍五入操作，两个密钥序列的长度都与P相同； 步骤3.4：计算标记值Mr和初始密文C′1，定义循环变量j＝1:lengthP表示处理第j位明文，采用下式计算标记值Mr和初始密文C′1： 步骤3.5，从第2位明文开始，依下式执行循环扩散： C′i＝bitxormodPi+K1i,256,modC′i-1+K2i+Mr*1000,25611 其中，i＝2,3,...,lengthP，bitxora,b表示将a和b转换成二进制数后按位异或，然后再转换为十进制数操作，且每处理一位明文，标记值Mr就依下式更新一次： Mr＝Mr-Pi，12 经过lengthP-1次循环完成所有明文信息的扩散操作，得到一维的密文序列C′； 步骤4：利用步骤2得到的动态密钥DK的高256位设置无穷维超混沌系统参数，其输出序列处理后用于对密文C′进行S-box混淆操作，得到加密后的密文C； 所述步骤4包括： 步骤4.1：取步骤2得到的动态密钥DK高256位分为六组二进制序列，将这六个二进制序列分别对无穷维超混沌系统三个控制参数a、b、c和三个状态初值x0、y0、z0赋值； 步骤4.2：将无穷维超混沌系统2演化T3时间，利用式5对超混沌系统输出状态xt、yt和ztt∈[0,T3]进行扩散处理得状态量X2′、Y2′和Z2′；定义M*N*K为一维明文的长度，然后分别对三个状态演化的末端取长度为M、N和K*M*N的序列进行数值变换得新序列RX、RY和RZ，其数值变换如下式所示： RX＝roundmodX2′end-M+1:end*108,M RY＝roundmodY2′end-N+1:end*108,N RZ＝roundmodZ2′end-K*M*N+1:end*108,K*M*N13 然后将序列RZ重整为M*N*K矩阵； 步骤4.3：将步骤4.2所得RX、RY和RZ分别由大到小排列得到三组排列后的序列，确定排列后序列的位置索引值构成三组S-box，即SX、SY和SZ，如下式所示： SX＝sortRX SY＝sortRY SZ＝sortRZ14 其中，sort.表示对其中序列按从大到小排列，并输出排列后序列的位置索引序列，其中SX和SY是长度分别为M和N，则其范围分别为[1,M]和[1,N]的两个一维向量，由于RZ为M*N*K矩阵，其排列输出的索引值是对其M行N列中的K个元素进行由大到小排序，因此位置索引矩阵SZ是由M*N组范围为[1,K]的元素构成； 步骤4.4：将步骤3所得一维密文C′重整为M*N*K矩阵，然后利用步骤4.3所得三组S-box其进行混淆置换操作，得到混淆后的密文C，混淆置换规则是设置循环变量ii＝1:M、jj＝1:N、vv＝1:K，根据下式进行循环混淆置换： Cii,jj,vv＝C′SXii,SYjj,SZii,jj,vv15 共进行M*N*K次循环混淆置换，然后将其重整为一维密文矩阵C，即为加密后的密文信息。

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