Synchronization control of hyperbolic equations with van der Pol boundary condition and its application to secure communication systems

范德波尔边界条件双曲方程同步控制及其在安全通信系统中的应用

基本信息

  • 批准号：
    21K03370
  • 负责人：
    佐野 英樹
  • 金额：
    $ 2.16万
  • 依托单位：
    Kobe University
  • 依托单位国家：
    日本
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份：
    2021
  • 资助国家：
    日本
  • 起止时间：
    2021-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态：
    未结题

项目摘要

ネットワークが高速化・大規模化する情報化社会において、安全性の高い暗号の技術開発は重要な課題である。本研究では、セキュリティの強い秘匿通信システム(情報信号を暗号化／復号するシステム)を構築するために、カオス的な振動現象を引き起こす双曲型偏微分方程式に着目して、その同期化制御を取り上げている。本研究の目的は、カオスを発生させる非線形境界条件(具体的にはファン・デル・ポール境界条件あるいはそれに積分項を追加した境界条件)を有する双曲型偏微分方程式に対して、同期化のための制御則を設計し、それを用いて効率的でかつ安全性の高い秘匿通信システムを構築することである。分布定数系のカオスを利用した秘匿通信システムの構築に関しては、佐野・若生・谷口の基礎研究 SICE Trans. (2021), J. Signal Processing (2022) がある。この中で後者は時空間異方性を考慮した双曲型偏微分方程式系を取り上げ、異方性そのものが共通暗号鍵として有用であることを明らかにしている。しかしながら共通暗号鍵の数が少ないため、令和4年度はファン・デル・ポール境界条件に積分項を追加した双曲型偏微分方程式系に対して、同期化制御問題を取り上げた。同期システムの構築にはボルテラ・フレドホルム型積分変換によるバックステッピング法を用い、二種類の積分方程式を解くことにより、同期化制御則を導出することに成功した。この場合、境界条件に追加した積分項に含まれる重み関数が共通暗号鍵となるため、従来の鍵空間が大幅に拡張されたことになる。
ネ ッ ト ワ ー ク が high speed, large scale す る に intelligence society お い て, high security の い cipher の technology open 発 は important topic な で あ る. This study で は, セ キ ュ リ テ ィ の strong い secret communication シ minnith ス テ ム (intelligence signal を sign/number after す る シ ス テ ム) を build す る た め に, カ オ ス を lead き な vibration phenomenon of こ す hyperbolic partial differential equations with mesh し に て, そ の synchronization on the system of imperial を take り げ て い る. は の purpose, this study カ オ ス を 発 raw さ せ る nonlinear boundary conditions (the specific に は フ ァ ン · デ ル · ポ ー ル boundary conditions あ る い は そ れ に integral item を additional し た boundary conditions) を have す る hyperbolic partial differential equations に し seaborne て, synchronization の た め の suppression を design し, そ れ を with い て sharper rate で か つ security の high い シ secret: communication Youdaoplaceholder0 constructs する とである とである. Distributed deterministic systems <s:1> カ スを スを constructing に relations using <s:1> た anonymous communication システム システム て て て, sano, Waki, Taniguchi, basic research SICE Trans. (2021), J. Signal Processing (2022) がある. こ の で in space when the latter は square difference を consider し た hyperbolic partial differential equations of を take on り げ, different parties そ の も の が common cipher key と し て useful で あ る こ と を Ming ら か に し て い る. し か し な が ら less number of common cipher key の が な い た め, make and 4 year は フ ァ ン · デ ル · ポ ー ル boundary conditions に integral item を additional し た hyperbolic partial differential equations of に し seaborne て, synchronization system problems を take り げ た. Period シ ス テ ム の build に は ボ ル テ ラ · フ レ ド ホ ル ム type integral variations in に よ る バ ッ ク ス テ ッ ピ ン を グ method with い, two kinds の integral equations を く こ と に よ り, synchronization system royal を export す る こ と に successful し た. こ の occasions, boundary condition に additional し た integral item contains に ま れ る heavy み masato several common が cipher key と な る た め, 従 の key space が sharply に company, zhang さ れ た こ と に な る.

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Synchronizing chaotic PDE system using backstepping and its application to image encryption
Stability analysis of heat exchangers with delayed boundary feedback
延迟边界反馈换热器的稳定性分析
  • DOI：
    10.1016/j.automatica.2021.109540
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Automatica
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    山田隆行;姫野哲人;Shinya Miyajima;H. Sano;深澤 正彰;Yohsuke Murase;出原浩史;Shinya Miyajima;MASAAKI FUKASAWA;Yohsuke Murase;H. Sano
  • 通讯作者：
    H. Sano
Observers for 2 x 2 hyperbolic systems with coupled nonlocal boundary condition
具有耦合非局部边界条件的 2 x 2 双曲系统的观测器
分布定数系のカオスとその応用について
分布式常量系统中的混沌及其应用
  • DOI：
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    システム/制御/情報
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Takuya Tsuchiya;Ryosuke Urakawa;Gen Yoneda;佐野英樹・若生将史・谷口隆晴
  • 通讯作者：
    佐野英樹・若生将史・谷口隆晴
無限次元系のカオス同期化を用いた対称鍵生成と秘匿通信について
关于无限维系统中使用混沌同步的对称密钥生成和安全通信
  • DOI：
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Hiroki Ishizaka;Kenta Kobayashi;Takuya Tsuchiya;NAKAMURA Makoto; SATO Yuya;佐野英樹
  • 通讯作者：
    佐野英樹
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佐野 英樹其他文献

ベルトラミ流における渦輪の存在
贝尔特拉米流中涡环的存在
  • DOI：
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    若生 将史;佐野 英樹;阿部健
  • 通讯作者：
    阿部健
非有界出力作用素をもつ線形放物型システムのサンプル値H∞制御
具有无界输出算子的线性抛物线系统的样本值H∞控制
境界フィードバックを伴う並流型熱交換方程式の指数安定性について
边界反馈平行流换热方程的指数稳定性
Strongly Continuous Semigroup and Control Theory
强连续半群与控制理论
On the stability of a linear bioprocess model with recycle loop
具有循环回路的线性生物过程模型的稳定性

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慣性多様体と無限次元システムのロバスト安定化
惯性流形和无限维系统的鲁棒稳定性
  • 批准号：
    14740080
  • 财政年份：
    2002
  • 资助金额：
    $ 2.16万
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
放物型偏微分方程式系のロバスト制御
抛物型偏微分方程组的鲁棒控制
  • 批准号：
    11740071
  • 财政年份：
    1999
  • 资助金额：
    $ 2.16万
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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