Solucionador semi-implícito de paso variable con simetría ajustable y su aplicación para comunicación basada en caos
Autores: Rybin, Vyacheslav; Babkin, Ivan; Bobrova, Yulia; Galchenko, Maksim; Mikhailov, Alexander; Karimov, Timur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Solucionador semi-implícito de paso variable con simetría ajustable y su aplicación para comunicación basada en caos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Enfoque novedoso
Integración numérica
Integración de paso variable
Controlador de tamaño de paso de Hairer
Sistema de comunicación caótico
Mayor exponente de Lyapunov.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, presentamos un enfoque novedoso para la integración numérica basado en un método compuesto diagonal modificado (CD), que es una variación del método semi-implícito de Euler-Cromer. Este enfoque permite que el esquema de diferencias finitas mantenga el régimen dinámico de la solución mientras ajusta el paso de tiempo de integración. Esto hace posible implementar una integración de paso variable. Presentamos una versión de MCD de paso variable (VS-MCD) con un controlador de tamaño de paso de Hairer simple y estable. Mostramos que el método VS-MCD es capaz de cambiar la dinámica de la solución modificando el coeficiente de simetría (que refleja la relación entre dos pasos internos dentro del paso de composición), lo cual es útil para ajustar la dinámica del modelo discreto obtenido, sin influencia del tamaño de paso apropiado. Ilustramos la aplicación práctica del método desarrollado mediante la construcción de un sistema de comunicación caótico directo basado en el oscilador caótico del Caso Sprott S, demostrando altos valores en el exponente de Lyapunov más grande (LLE). El parámetro de tolerancia del controlador de tamaño de paso se utiliza como parámetro de modulación para insertar un mensaje en la serie temporal caótica. A través de experimentos numéricos, mostramos que el esquema de modulación propuesto tiene una robustez competitiva contra el ruido y los ataques de mapas de retorno en comparación con los métodos de modulación basados en solucionadores de paso fijo. También se puede combinar con ellos para lograr un espacio de clave extendido.
Descripción
En este artículo, presentamos un enfoque novedoso para la integración numérica basado en un método compuesto diagonal modificado (CD), que es una variación del método semi-implícito de Euler-Cromer. Este enfoque permite que el esquema de diferencias finitas mantenga el régimen dinámico de la solución mientras ajusta el paso de tiempo de integración. Esto hace posible implementar una integración de paso variable. Presentamos una versión de MCD de paso variable (VS-MCD) con un controlador de tamaño de paso de Hairer simple y estable. Mostramos que el método VS-MCD es capaz de cambiar la dinámica de la solución modificando el coeficiente de simetría (que refleja la relación entre dos pasos internos dentro del paso de composición), lo cual es útil para ajustar la dinámica del modelo discreto obtenido, sin influencia del tamaño de paso apropiado. Ilustramos la aplicación práctica del método desarrollado mediante la construcción de un sistema de comunicación caótico directo basado en el oscilador caótico del Caso Sprott S, demostrando altos valores en el exponente de Lyapunov más grande (LLE). El parámetro de tolerancia del controlador de tamaño de paso se utiliza como parámetro de modulación para insertar un mensaje en la serie temporal caótica. A través de experimentos numéricos, mostramos que el esquema de modulación propuesto tiene una robustez competitiva contra el ruido y los ataques de mapas de retorno en comparación con los métodos de modulación basados en solucionadores de paso fijo. También se puede combinar con ellos para lograr un espacio de clave extendido.