yeni bir kaotik sistem ile fpga tabanlı bir kaotik haberleşme ...

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YENİ BİR KAOTİK SİSTEM İLE FPGA TABANLI BİR KAOTİK HABERLEŞME SİSTEMİ TASARIMI VE

GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

DOKTORA TEZİ

Serdar ÇİÇEK

Enstitü Anabilim Dalı : ELEKTRİK-ELEKTRONİK

MÜHENDİSLİĞİ Enstitü Bilim Dalı : ELEKTRONİK

Tez Danışmanı : Prof. Dr. Abdullah FERİKOĞLU

Ekim 2016

x y xy xz rx yz xy bz

strange attractor

x N

dx t dt F x t

N

N

NN

dx dt F x x x

dx dt F x x x

dx dt F x x x

x t x t

dx t dt F x t t

n nx M x

n n nx M x t

nx N n n n nx x x x n

n

M x

x M x n=1 x

x M x n=2

x(t)

dx t dt F x t

dx t dt F x t

n

n

n n n

n

F F FX X X

F F FX X XJ

F F FX X X

I

J I J I

LEs

DL

X

X1 -4 X2 -4,0001

X

t0

d0 t1 d1

n n n

tt d d

nn d d

N

jN jN

r=2

m=4

r=3

m=9

mdr

mdr

mdr

r=3

m=2

mdr

r=2

m=3

d=1,58496

mdr

r=3

m=4

d=1,2619

mdr

j j

i

J

j

Li

LL

D j

1

2 3

j=2

j

L L L L Lii i i

LLL LJ

D j

çatalla ma

çatalla ma

diyagram periyot

katlama

x

r

analog say sal (dijital)

“ekleyici kaos maskeleme (additive chaotic masking)”

“kaotik maskeleme (chaotic masking)” “Kaotik/Kaos anahtarlama

(chaotic/chaos switching)” “Kaotik/Kaos kayd rmal anahtarlama

(chaotic/chaos shift keying)”

m(t)

“kaotik modülasyon”

“parametre modülasyonu” “direkt modülasyon

otonom olmayan modülasyon (non-autonomous)

m(t)

m(t)

m t m(t)

s(t)

“kaotik ifreleme (chaotic

cryptosystem)”

k(t)

s(t) n(t)

s(t)+n(t)

k t y t

p t

Evre uyumlu/E zamanl (coherent) sistemler,

Evre uyumsuz/E zamans z (non-coherent)

sistemler

(t),

m(t) s(t)

n(t) r(t)

c t

c t

m t

m t

s t c t m t

r t s t n t

m t s t n t x t x t m t n t x t m t n t

c ts t

c t

s(t)

s(t)

evre

uyumsuz (non-cohorent) evre uyumlu (coherent)

bE x t dt

c t c t ir t

ir t

n t i.

bo iT

b b

b b

b b b

b b b

iT iT

b i ii T i T

iT iT iT

i ii T i T i T

o iT r t dt s t n t dt

s t dt s t n t dt n t dt

i.b

b

iT

is t dt

c ts t

n t i.

bo iT

b b

b b

b b b

b b b

iT iT

b i ii T i T

iT iT iT

i ii T i T i T

o iT r t dt s t n t dt

s t dt s t n t dt n t dt

b

b

iT

i T

c t dts t

b

b

iT

i T

c t dt

referans sinyali bilgi sinyalini

c t bT t

b b

b b b

b b

b b b

c t i T t i Ts t

c t T i T t iT

c t i T t i Ts t

c t T i T t iT

bo iT i

b

b

b

b

b b

b b

b

b

iT

b i i bi T

iT

i i b bi T

iT iT

i i b i bi T i T

iT

i b bi T

o iT r t r t T dt

s t n t s t T n t T dt

s t s t T dt s t n t T dt

n t s t T dt n t n t T dtb

b

iT

i T

bo iT

is t is t

bT

bT

b

bb

bb

b

i T

iTi T

b i i b i Ti T

i T

c t dt

o iT s t s t T dt

c t dt

c t c t

n t

bo iT

c t c ts t

c t c t

b b

b b

b b

b b

b b

b b

iT iT

b i i i ii T i T

iT iT

i i ii T i T

iT iT

ii T i T

o iT r t r t dt s t n t s t n t dt

s t s t dt s t n t dt

n t s t dt n t n t dt

n t

b

b

iT

b i ii T

o iT s t s t dt

x, y, z a, c, d b

xz, xz, yz, xy

x y ax bxzy cxz dx yzz xy

x y z

a b c d

x y x xzy xz x yzz xy

y x xzxz x yz

xy

E i i iE i i iE i i iE i i i

E1

x x xx y z bz a bx

y y yJ E cz d z y cxx y zy xz z z

x y zi ii i ii i

E1

J I J I

i i i

E1

i i i

E2

i iJ E i i i

i i

E2

i i i

E2

i i i

E3

i iJ E i i i

i i

E3

i i i

E3

i i i

E4

i iJ E i i i

i i

E4

i i i

E4

i i i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

L L L

LD

j

L L L L Lii i i

LLL LJ

D j

çatalla ma

çatalla ma

diyagram

a, b, c, d

a, b, c, d

x, y, z

x, y, z

x-y, x-

z, y-z x-y-z

x, y, z

x y x xzR C R C R C

y xz x yzR C R C R C

z xyR C

i ix x iy

dyf x ydx

h

k kx x h n

k kk k

y yf x yh

ky

k k k ky y h f x y

h

k k kx y z

k k kx y z

k k k k k k k

k k k k k k k k

k k k k k

x x h x x h y a x b x z

y y h y y h c x z d x y z

z z h z z h x y

h=0,001

x, y, z

x, y, z

s e

f

s e biasX f

s=1 s=0

1,…

normalizasyon

f

x

f=00000100100000000000000

e=133

e bias e e ee e

s=0

Slice0

Slice1 Slice

Slice

Slice

SLICEM SLICEL SLICEM

SLICEL

SLICEL SLICEL SLICEM

SLICEM

Basla Clk Clk

x_out y_out z_out

xyz_hazir

Multiplexer Euler

Multiplexer

x_t0, y_t0 ve z_t0

Euler x_e_out, y_e_out, z_e_out

Euler sh_y

Euler sh_y

Multiplexer

Multiplexer Basla

x(k+1)

y(k+1) z(k+1)

Euler

Euler Euler

Euler Çarpma (Multiplication) Toplama (Adder) Filtre_46_Clock (Filter)

Kaotik_Sistem_Denklem Euler

Euler

Multiplexer “Ba lang ç artlar ”

Kaotik_Sistem_Denklem

Multiplexer


h Çarpma

Toplama

Filtre


Gecikme_4_Clock

Gecikme_4_Clock

Filtre

Filtre

Euler

Filtre

x_out y_out

z_out

x_out y_out z_out

c t m t

s t

r t c t

m t

x c t

z c t

x

z

m t c t

c t

r t

c t c t

m t

bT

c t

s t

x

r t

m t

z

z

Tb

m t c t

s t

r t

m t

bT

x

x

m t

c t s t

s t

r t c t

m t

bT

Von Neumann son i lem yönteminde,

EXOR son i lem yönteminde,

1/n

Kar t rma algoritmalar son i lem yönteminde,

X

monobi poker runs long runs

X

X

X f(i) (i)

X

iX f i

p

p

m

x y z

x y z

Index Vector Clock

Counter Counter

Clock

Index Vector Counter

x y z

Index Vector

Convert 2-D to 1-D

x y z

x y z

x y z

D Flip-Flop

EXOR

EXOR

Data Type Conversion

Basla Clk GRSU_cikis

GRSU_hazir Clk

Basla

GRSU_hazir GRSU_cikis

GRSU_cikis

Kuantalama

x y z

kuantalama kuantalama

kuantalama

Kuantalama Basla x y z

RNG_x RNG_y RNG_z

Counter

Multiplexer Q_out sh

kuantalama

Clk

Yeni_Kaotik_Sistem x_out y_ou z_out

RNG_x RNG_y RNG_z

RNG_x RNG_y RNG_z

RNG_x RNG_y RNG_z

Counter Counter

RNG_x RNG_y RNG_z Multiplexer

Kuantalama Son lem Son

lem Son lem

Son lem Kuantalama

Basla Kuantalama Data

Clk Son lem

SIB_cikis

SIB_hazir Son lem EXOR

EXOR Kuantalama x y z

x y

z x y z EXOR

EXOR x y z

x y z EXOR

SIB_ciki

(t), m(t)

s(t)

r(t)

c t m t

m t

verici

x-y y-z z-x

EXOR

al c

EXOR

Tb=0.001

Verici

Verici Sifreli_KM_Verici

Verici Basla Bilgi_giris Clk

Basla_cikis Clk_cikis FB_cikis Verici_cikis_seri

Verici

Verici Verici

Yeni_Kaotik_Sistem GRSU

Verici Clk D/FF_2

Al c

Clk_cikis Clk

D/FF_2

Verici

Paralel_Seri_Donusturucu



Al c


Frekans_Bolucu_32

Paralel_Seri_Donusturucu fClk

fClk /32 Frekans_Bolucu_32

Frekans_Bolucu_32

Verici GRSU

Verici

EXOR GRSU

EXOR EXOR

KM_Modulasyon

KM_Modulasyon

Yeni_Kaotik_Sistem

x_out EXOR KM_Modulasyon

KM_Modulasyon

KM_Modulasyon

Yeni_Kaotik_Sistem

EXOR

KM_Modulasyon

EXOR

EXOR

EXOR

KM_Modulasyon

EXOR

KM_Modulasyon

Adder_4_Clock

Verici EXOR

KM_Modulasyon KM_Modulasyon

Verici

Verici

Verici

Verici

Al c

Al c Sifreli_KM_Alici

Al c Basla Bilgi_giris_seri Clk_giris FB_giris

Alici_cikis Alici_hazir Al c

Alici Sifreli_KM_Alici

Yeni_Kaotik_Sistem GRSU Verici

Al c

Seri_Paralel_Donusturucu

Seri_Paralel_Donusturucu

Verici Al c

Verici

Yeni_Kaotik_Sistem (x_out

KM_Demodulasyon

KM_Demodulasyon

KM_Demodulasyon

Verici

Al c Yeni_Kaotik_Sistem

x_out KM_Demodulasyon

Yeni_Kaotik_Sistem

x_out

Gecikme_5_Clock_32 Gecikme_5_Clock_32

KM_Demodulasyon Verici

Al c

GRSU

EXOR

KM_Demodulasyon

GRSU

Gecikme_9_Clock

Gecikme_9_Clock

Gecikme_9_Clock

Gecikme_9_Clock GRSU EXOR

EXOR

EXOR

Verici Al c

Verici

Al c

fClk Verici

D/FF fD/FF D/FF

Frekans_Bolucu_32 fD/FF

fFB Frekans_Bolucu_32

fS

TS

ClkD FF

f MHzf MHz

D FFFB

f MHzf MHz

S SS

f MHz T sf MHz

Verici

Al c

Verici

Tbit

bitbit

T sf MHz

Verici

Verici

Verici

KM_Modulasyon

Verici Al c

Verici Al c

Al c

TS

Al c

Verici

Verici Al c

Verici

Al c

Verici Al c

koveryans (Cov)

korelasyon katsay s ( )

-1 (x,y) 1

Var

Cov x yVar x Var y

Verici

Verici

Verici

Al c

Verici

Verici

Verici KM_Modulasyon

Verici Al c

Verici Al c

Al c

TS

Al c

Verici

Verici

Al c

Verici

Al c

Verici

Verici

Verici

Al c

Tbit

Verici

Verici

Verici

KM_Modulasyon

Verici Al c

Verici Al c

Al c

TS

Al c

Verici

Verici

Al c

Verici Al c

Verici

Verici

x y z

x y z

x y z x y z

fClk

fClk

yeni bir kaotik sistem ile fpga tabanlı bir kaotik haberleşme ...

Documents

Transcript of yeni bir kaotik sistem ile fpga tabanlı bir kaotik haberleşme ...