一种基于非线性理论的密码计算方法技术

本发明专利技术公开了一种高安全的密码计算方法。包括两个混沌系统F1和F2，明文通过方程（1）得到混沌状态的密文；方程(2)以方程(1)得到的密文作为初始状态开始计算；方程(2)的计算结果再次返回方程（1）中作为初始状态实现迭代运算，除非密文强度达到加密要求；解密方法为加密方法的逆运算。本方案作为一种高安全的密码系统，为各类需要信息安全保护的用户提供又一种有益的选择。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信息安全的密码系统，可以保证数字信号的安全传输与保存。
技术介绍
目前，基于非线性科学，其中特别是基于混沌的密码学研宄受到广泛的关注，其 理论来源于混沌系统在未知初始状态或控制参数时，其混沌动力学行为的不可预知性， 已发布了一些经典的相关密码系统，对输入的明文（plaintext)，这些系统普遍用基于查 找表（l〇〇k_uptable)的混沌迭代数、或混沌状态值与其他值进行某种混合以产生密文 (ciphertext)〇 Baptista在PhysicsLettersA提出一种基于搜索机制的密码系统Cryptography withchaos.及之后的一系列基于该设计的改进版本，明文单位长度是一字节的0至255的 整数，输出是一个字的整数，代表在混沌轨道上从一个起始混沌状态开始，混沌系统持续迭 代，直到其混沌状态落入到指定区域所需要的迭代数，结果，密文规模相比明文多了一倍， 从理论上来说其包含的有助于攻击的信息就大大高于明文， Pareek提出了 一 种称为Cryptographyusingmultipleone-dimensional chaoticmaps的密码系统，在该系统中，密文由明文与混沌状态取整后的整数相加而得，这 有助于攻击者从密文中分离出与混沌系统相关的拟混沌轨道，成为攻击整个密码系统的钥 匙。 基于混沌的密码系统的加密就是借助混沌轨道的不可预知性，这样的加密算法非 常类似于传统的流密码，在密码系统的4种攻击手段（唯密文攻击、已知明文攻击、选择明 文攻击、选择密文攻击）中，为抵抗后三种攻击，流密码系统一般需要采用密文反馈，达到 明文不同，其产生的密钥流也具不同的目的，但公知的混沌密码系统这方面存在严重缺欠， 导致很多系统被攻击。如上述两种混沌密码系统都存在这方面的问题。 混沌系统的动力学行为在计算机上数字化实现时，由于连续域转数字域的精度问 题，就存在混沌轨道的崩溃问题，这也是基于混沌的密码系统需要通过技术手段解决的问 题，但这也是目前已发布的混沌加密系统容易忽视的问题。 目前公知的是，这些设计在效率上普遍低于目前普遍使用的AES或DES算法，因 此，吸取已有系统的设计成果，同时跳出混沌密码设计中的经典思路，设计出安全高效的非 线性密码系统是所属领域技术人员致力于解决的问题。 整个说明书对
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的任何讨论，并不代表该
技术介绍
一定是所属领域技术人 员所知晓的现有技术；整个说明书中的对现有技术的任何讨论并不代表认为该现有技术一 定是广泛公知的或一定构成本领域的公知常识。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种高安全的密码计算方法。 本方案中的，包括两个混沌系统匕和F2，它 们形式为： (I) (2) 加密方法包括以下步骤： a)明文通过方程（1)得到混沌状态的密文； b)方程（2)以方程（1)得到的密文作为初始状态开始计算； c)方程（2)的计算结果再次返回方程（1)中作为初始状态实现迭代运算，除非密 文强度达到加密要求； 解密方法为加密方法的逆运算。 混沌系#FJPF2分别为方程（1)和方程（2)，所述加密要求可以是指迭代的次数 达到一定量。 明文信息P由一系列m-bit的明文块组成，因而有N= 2m个不同的明文块值。 这两个混沌系统（即方程）都是分段线性映射（即PLCM)，这个选择是由于PLCM 有着比其它混沌系统如Logistic映射良好的混沌动力学行为，它们的区别在于具有不同 的控制参数bJPb2，这两个参数也是加iFi的初始状态X(l，即三元组（bubxd构成密码 系统的密钥Key，当的三个值均属于区间（0，1)时，方程（1，2)的迭代呈混沌动 力学特征。 方程（1)初步混沌加密计算后启用另一混沌方程，并且以当前混沌状态为起始状 态开始迭代过程。如当前混沌议程启用的是方程（1)，满足要求时方程（1)停止运行，方程 (2)以方程（1)的当前混沌状态作为初始状态，开始迭代。这样，整个用于加/解密的混沌 轨道由方程（1)与方程（2)的混沌轨道交错组成。这种交替使攻击者即使分离出整个用于 密码学的混沌轨道，从中再分离出方程（1)或（2)的轨道也是一个数学难题。 本方案作为一种高安全的密码系统，为各类需要信息安全保护的用户提供又一种 有益的选择。 进一步，包括发送端ST和接收端ST，每个ST由2m个单元组成，对应2-个不同的 明文值，在发送端ST，一个表单元由两个部件组成，部件entry是单元在表中的位置，部件 data给出单元的值；在接收端ST，一个表单元由三个部件组成，前两个部件与发送端相同， 第三个部件index指示另一单元的位置，这个单元的值等于本单元的位置； 在发送端ST，entry是单元的输入端口，为明文块提供输入，data是输出端口，它 给出明文的密文；而在接受端ST，作为输入端口的entry输入密文，输出端口index给出对 应于密文的明文； 在加/解密明文/密文块前，从对应单元开始，通过交换多对ST单元的值，两个 ST都将被同步动态更新。 发送端ST和接收端ST分别指两个记载有数据的转换表，分别建在通讯信道的两 边。 在通讯两端这种不一致的结构和工作方式有利于提高解密速度，它使接受端不需 再花时间寻找接收到的密文的明文，它只是简单地以密文作为ST单元的entry，将那个单 元的index部件值作为明文输出。为了增强加密系统的安全性，两个ST各单元的值都不是 固定的，而会在整个加/解密过程中随依赖于明文的ST更新操作变化，为了正确的加/解 密，信道两端ST的更新必须保持同步。 用转换表实现了查找表的功能，系统在接收端直接可得到与密文相对应的明文， 无需查找表的查找过程，提高了密码系统的效率。 进一步，m值为8。以匹配现有的典型计算机工作方式。 进一步，定义noise并用下述公式确定混纯状态迭代次数： kt -g(xj) ?noisCfmod43 (10)。 noise的值依赖于明文，noise决不会泄漏关于明文的任何有用信息，其作用像加 密噪声。引入noise，使混沌系统产生的拟混沌轨道依赖于明文，实现密文反馈的要求，提高 密码系统安全性。 进一步，在加/解密过程中，系统会根据下述方程（9)的结果交替使用方程（1，2) 形成混沌轨道： f(xj) > 0 〇rnop> 100. (9)。 变量nop保存当前参数的混沌系统已经加密的明文块数，0是一个方程（1)和 (2)进行交替的频率因子，值越小，交替越频繁。 明密文比保持1 :1，密文是转换表的值，在数学上，与混沌系统的混沌轨道不存在 任何相关性，使攻击者不能通过观察密文得到混沌系统用于加密的混沌轨道。 这种交替能很大程度上克服数字混沌系统动力学退化，以前一个混沌方程的混沌 状态作为将启动的混沌方程的初始状态，相当于对将启动混沌方程运行的一次扰动，这已 经是公认的一种有效的防止混沌系统动力学行为退化的有效手段。通过扰动，克服了混沌 系统在计算机的数字化实现时产生的混沌轨道崩溃问题。 进一步，先定义noisedi0，ST转换表通讯两端使用方程（1)迭代多次，使ST各 单元的值呈随机的初始分布。 要加/解密明文/密文，ST各单元的值应该有一个随机的初始分布，并且它们在 通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非线性理论的密码计算方法，其特征在于，包括两个混沌系统F1和F2，它们形式为：F1:xi+1=xi/b1xi≤b1(1-xi)/(1-b1)xi>b1---(1)]]>F2:xi+1=xi/b2xi≤b2(1-xi)/(1-b2)xi>b2---(2)]]>加密方法包括以下步骤：a)明文通过方程(1)得到混沌状态的密文；b)方程(2)以方程(1)得到的密文作为初始状态开始计算；c)方程(2)的计算结果再次返回方程(1)中作为初始状态实现迭代运算，除非密文强度达到加密要求；解密方法为加密方法的逆运算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦军，
申请(专利权)人：贵州诚谨正信息系统工程监理有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52