admin 农业信息系统是把与农业有关的社会经济、环境资源和科技等信息源建成一个具有强大功能的复杂的高新技术体系，以农业信息科学为基础，以地理信息技术、遥感技术、计算机网络技术和全球定位技术等农业信息技术为支撑。随着计算机网络的广泛普及与应用，农业生产者、经营者、管理者、科技人员等经常通过网络开展业务、技术和信息交流活动，这就涉及到与农业相关的重要数据、经营合同。生产合同、科研数据以及农业关键技术和保密数据的网上传输。因此确保农业信息传输的安全性至关重要。
为了确保农业信息传输的安全性，可以使用信息加密技术。混沌理论自20世纪60年代快速地发展起来，并最终在70年代得到基本确立，它最广为人知的特性就是所谓的“蝴蝶效应”，这个特性使得由确定性方程产生的混沌轨道随着时间的流逝而变得越来越“不可预测”，许多混沌系统的基本特性，如遍历性、混合性、确定性和对初始条件的敏感性，都可以和密码学中的混淆和散布概念联系起来，使用混沌系统去开发新的密码设计思路得以确立。
一、加密模块的设计
连续的多维混沌系统有演化规律复杂、随机性高的特点，尤其是多初始值和多参数可以作为加密混沌序列的密钥。使加密算法的密钥空间大大高于低维混沌系统，所以开展连续多维混沌系统的加密研究具有现实意义。
1、加密模块设计思想
将Lorenz混沌映射产生的混沌序列与m序列以某种方式得到的混合混沌序列作为密钥序列，能集成Lorenz混沌序列和m序列的优点，克服两者的缺点，加密模块的设计如图1所示。
Lorenz的数学模型：
典型值为σ=10，y=28，b=8/3。，为了生成二值混沌序列{x(n)}，必须将原混沌序列转换成二值序列流{s(n)}，其中s(n)=[Tx(n)]，n=0.1，…，m(n)]为不可逆转换函数，其定义如下：
其中m>0并为任意整数，I0m，I1m，I2m，…是[o，l]区间2m连续等分区间。如果转换值落在转换函数的区间不同而分别取1或O。
2、加密模块的特性分析
（1）初值敏感性
Lorenz混沌系统的一大特点是对初始值有极其敏感的依赖性。在混合混沌序列模块中，从数据选择器出来的序列相当于周期增大后的m序列，从Lorenz混沌系统出来的序列仍然是混沌序列，二者相异或后，并不改变原混沌序列的特性，说明混合混沌系统仍然保持了Lorenz混沌映射的初始敏感性。
（2）周期
在图1所示的加密模块中，设从数据选择器出来的序列为F，从Lorenz混沌系统出来的序列为K，设F序列的最小周期为T，混沌序列K的周期为Q，并且Q不等于T，F取最小周期T的情况应该是假设Lorenz混沌序列不对数据选择器发生作用时，这时
在设计中选4个LFSR的级数分别选为：13，17，19，23，则：
远大于对密钥的要求一周期不少于3x1018。
（3）复杂性
设K(t)为数据选择器输出，如果假设混沌每个输出序列复杂度为A，LFSR的复杂度分别以它们各自级数表示，设4个LFSR级数分别为n(i=l，2，3，4)且互不相等，依据复杂特性基本定理，当混沌序列复杂度A远大于1时，Y1(t)的线性复杂度L1计算为：
这个总线性复杂度要远远大于单个混沌输出序列的复杂度。
二、加密模块输出序列的性能检测
将加密模块下载制作成芯片后，为验证其输出序列的平衡性、相关性及游程等特性，对下载后输出序列利用Agilent1693A逻辑分析仪进行数据测试、存储并利用MATLAB进行统计分析，满足密码序列输出要求，用此密钥对重要的农业信息进行网络加密传输，能保证传输的安全陛，检测结果如下：
1、平衡性检测
通过取不同长度、不同初值的序列，经过实验结果表明序列的0与1数目几乎趋于平衡，如表1所示。
2、游程特性的分析
如表2所示，混沌o、1序列游程特性分析结果表明游程特性的理论部分和实际游程特性接近。
3、相关特性分析
混合序列的相关性如图2所示。
由图2可以看出，该混合混沌序列具有较好的自相关特性，在O值处峰值尖锐，其他值近似为0，类似于函数}互相关特性类似于均值为0的白噪声，具有较好的互相关特性。
4、输出序列复杂性分析
采用相关函数法评估二进制序列的复杂性，对同样长度为10万点的Lorenz序列和混合混沌模块输出序列进行复杂度运算，得出混合混沌序列密码复杂度高于由Lorenz单独构成混沌序列密码的
复杂度，如表3所示。
三、重要农业信息的安全传输设计
通常情况下，要在网络上传输重要农业信息，如果不对其明文加密，恶意攻击者或网络黑客就可以截获该信息，很容易得知其具体内容，对个人甚至国家可能造成重大损失。因此，需要通过
加密的方法来保护重要农业信息，、但是网络黑客或恶意攻击者往往拥有很高的计算机水平和密码破译能力，普通的密钥根本满足不了加密的需求。用加密模块产生的混合混沌序列作为密钥序列对重要农业信息明文加密后，形成密文在网络上传输，接收到后用相应的密钥解密还原出重要农业信息，整体系统设计如图3所示。
发送方的处理流程为：首先输入初始值，该初始值经过加密模块后产生密钥A，然后对重要农业信息明文M加密生成密文H，再通过网络传输密文H给接收方d接受方的处理流程为：首先通过
网络接收密文H，然后用密钥A解密密文还原重要农业信息Mo在整个传输过程中，密钥A可以随时改变，并且拥有随机性，长周期性和很高的复杂性，它的初始值有一个微小的改变，由它所产生的密钥A将会有非常大的变化，而且呈现无规律性，即使密文被截获，也很难破泽，保证了重要农业信息传输的安全性。
四、结论
基于混合混沌信息加密模块的设计可实现农业信息能够在网上的安全传输，此加密模块是根据混沌密码研究的现状，提出将混沌序列和m序列相结合成一种新的复合混沌序列组合，不仅在设
计思想上给出具体的描述，并从理论上对该系统的性能进行分析，如初值敏感性、序列的周期、复杂性等，并且完成该芯片的硬件下载，对下载后的输出序列性能进行分析，并且提出保证重要农业信息在网上安全传输的设计方案。结果表明，混合混沌序列随机性好，周期极大，且并不要求LFSR的级数很高，这大大降低实现的成本，无论从实用角度还是从序列的性能方面来说，都不失为一种优良的伪随机序列，能够实现对重要农业信息的安全保护。
小知识之蝴蝶效应
蝴蝶效应（Butterfly Effect），是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变化能引起整个系统长期而巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。此效应说明，事物发展的结果，对初始条件具有极为敏感的依赖性，初始条件的极小偏差，将会引起结果的极大差异。
