憶阻器和憶容器混沌電路及其在網絡云存儲文件中的應用.pdf

1、自1971年Chua提出憶阻器的概念后，直到2008年HP實驗室才首次使用納米級的TiO2薄膜成功制作出憶阻器的物理模型，證明了憶阻器是真正存在的。2009年Chua又在憶阻器的基礎上豐富了記憶器件的概念，提出了憶容器和憶感器，之后以憶阻器為主要研究方向的記憶器件的研究迅速成為了國內外學者的熱點課題。但是目前由于受到制作材料以及制作工藝的限制，記憶器件并沒有實現(xiàn)市場化，即使是HP實驗室實現(xiàn)的憶阻器也僅存在于實驗室中，更不用說后來才被人們

2、關注的憶容器和憶感器，因此通過建模對憶容器進行預先研究在憶容器的發(fā)展歷程中具有重要意義。本文研究了憶容器的定義，提出了一個電荷控制和一個電壓控制的憶容器數(shù)學模型，創(chuàng)建了它們的等效電路，并構造了一個同時含有荷控憶容器和HP實驗室 TiO2憶阻器的混沌振蕩電路，分析了其動力學特性和混沌序列的隨機性，最后將其應用于網絡云存儲文件加密中。
　　本文的創(chuàng)新性工作主要包括以下幾個方面：
　　(1)在HP實驗室TiO2憶阻器的基礎上提出了

3、一個荷控憶容器和一個磁控憶容器數(shù)學模型，并對其端口特性進行理論分析，并根據(jù)憶容器的數(shù)學模型分別給出了對應的等效電路，通過Multisim軟件進行仿真，在正弦信號激勵下其伏庫特性完全符合憶容器的滯回特性，進一步驗證了憶容器模型的非線性特性。
　　(2)研究混沌的基本理論，分析了一些常見的混沌系統(tǒng)特性，在傳統(tǒng)二維離散Henon映射的基礎上提出了一個優(yōu)化的離散映射，對其動力學特性如分叉圖和最大Lyapunov指數(shù)進行了理論和仿真分析，發(fā)

4、現(xiàn)其具有更大的混沌參數(shù)區(qū)間，因而增大了序列的秘鑰空間，提高了安全性。最后，給出了該映射在圖像加密中的一種應用。
　　(3)為進一步探索記憶器件的非線性特性，設計了一個同時包含荷控憶容器和HP TiO2憶阻器的混沌振蕩電路。對其復雜的動力學特性，包括平衡點集、分岔圖、Laypunov指數(shù)譜、時域波形、Poincaré映射等進行了詳細分析，發(fā)現(xiàn)其具有超混沌、共存吸引子和突發(fā)混沌等現(xiàn)象。按照該系統(tǒng)的狀態(tài)方程設計了一個等效電路，通過Mul

5、tisim對該電路進行了仿真實驗，實驗結果與理論結果完全相同。利用DSP技術對該混沌系統(tǒng)的混沌序列實現(xiàn)了量化，采用NIST測試軟件對該混沌序列的隨機性進行了分析，并與著名的Lorenz系統(tǒng)進行比較，結果表明此混沌序列擁有非常好的隨機性。
　　(4)基于所設計的憶容器、憶阻器混沌序列，設計了一個網絡云存儲文件加密系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取一種混沌-AES混合算法，在Windows操作系統(tǒng)下，使用JAVA語言設計了一個網頁端的能夠對文件加密上傳