FCSR序列非线性复杂度的研究

从Galois型非线性反馈移位寄存器（NFSR）的角度对带进位反馈移位寄存器（FCSR）进行了重新认识,证明了能够生成FCSR全体输出序列集合的Galois NFSR等价于同级的Fibonacci型NFSR,给出了FCSR全体输出序列集合的非线性复杂度,最后对其与同一FCSR生成的全体周期序列集合的非线性复杂度之间的差异进行了分析。     

线性移位寄存器在图像加密中的应用

图像加密技术作为数字信息保护的一种有效手段,随着信息技术的发展,人们对其安全性的要求越来越高。讨论了关于线性移位寄存器（LFSR）在图像加密中的应用。本算法先采用LFSR算法产生伪混沌比特密钥流,将该密钥流作为随机值映射算法和加密算法的初始参数。随机值映射算法取其中较高位的密钥流,生成置乱序列用于图像像素的位置置乱。另一组密钥流作为加密序列可对图像的像素值进行加密。实验结果表明该方法运算速度快,通过随机值映射算法产生的伪随机置乱和加密序列具有很强的可操作性、保密性,而且截取伪混沌比特密钥流的位数也可作为密钥存在。     

Galois NFSR 和 Fibonacci NFSR 线性等价的判别

非线性反馈移位寄存器（NFSR）有两种反馈方式：Fibonacci型和Galois型。文章给出了两者等价的充分条件。针对Galois NFSR与Fibonacci NFSR线性等价的情形,给出了判别算法以及此时Galois NFSR所具有的性质。进一步给出了线性等价于同一个Fibonacci NFSR的Galois NFSR的计数。     

输出-密文混和反馈混沌流密码的设计

针对利用混沌轨道信息的密码分析，设计了一种输出-密文混和反馈模式的混沌流密码.使用一类区间数目参数化的分段线性混沌映射，通过多次迭代此类映射产生混沌信号.混沌信号的奇数位用来生成密钥流，偶数位和密文合并后作为后续状态反馈给密钥流发生器.在有限精度实现时，通过引入m序列扰动，克服混沌系统的有限精度效应对密钥流的影响.理论分析和试验结果表明，产生的密钥流具有良好的统计特性，密码系统是安全的，便于软硬件实现；并且可以在算法级调节加密速度，满足不同应用的速度要求.     

流密码Sosemanuk的区分攻击

作为eSTREAM计划的7个最终获选算法之一,Sosemanuk至今未见有效的攻击算法.针对流密码Sosemanuk的线性弱点,利用线性掩码技术比特异或代替模加和Trans函数运算,把非线性函数转化为线性函数,依据线性逼近建立区分器;设计了一种基于Sosemanuk中有限状态机(FSM)和Serpent1线性特征的区分攻击.结果表明,需要2221bit就能将流密码Sosemanuk的密钥流序列从随机序列中区分出来.     

新混沌系统与神经网络结合的图像加密算法

为了解决传统单一混沌图像加密算法中混沌系统退化、加密算法难以抵抗选择明文攻击等问题,构造了新3D-Duffing混沌系统,设计了一种明文相关联的位循环扩散加密算法,对图像进行第一次加密;采用RBF神经网络对Henon混沌序列进行预测,得到预测密钥流,在加密序列中随机嵌入预测密钥的方法来对图像进行二次加密,从而能有效地抵抗选择明文攻击。实验结果对比分析表明,该算法能够使图像像素值完全改变,且加密后的图像像素值分布均匀,NPCR和UACI值均接近理论值。该算法不仅解决了混沌系统退化等问题,还进一步提高了加密算法的安全性,具有良好的应用价值。     

基于多目标演化算法的序列密钥生成方法

将评价密钥流随机性的2个指标作为多目标演化算法的2个优化目标,提出了一种基于多目标演化算法的序列密钥生成方法--MOEASEP.由于该算法基于演化算子的随机特性和多目标演化算法的特点,其生成的密钥流具有高随机性、混沌性和长周期性.实验结果亦表明,利用该方法产生的序列密钥具有良好的性能.     

在线时间序列预测方法及其应用

为解决非线性复杂时间序列在线预测问题,提出了一种基于过程神经网络模型的在线预测方法.首先,在历史数据的基础上建立双并联离散过程神经网络模型;然后,根据在线更新的数据样本,采用递推极限学习算法对过程神经网络隐层到输出层的权值进行相应的更新;最后,应用权值更新后的过程神经网络模型对时间序列进行预测.文中给出了具体的过程神经网络学习算法与权值更新机制,并以混沌时间序列与液体火箭发动机的状态预测为例对方法进行了验证.研究结果表明:该方法在预测精度和适应能力上较单一的离线模型有显著提高,可以为非线性复杂时间序列在线预测问题提供一种有效的解决方法.     

一种基于超混沌序列的图像加密

基于n次有理Bézier曲线给出构造超混沌序列的方法,生成的混沌序列具有很好的伪随机性.通过对混沌序列的非线性离散化处理,可以生成相应的整数型伪随机序列,利用该整数型混沌序列对数字图像进行加密.数字实验表明,该算法生成混沌序列对数字图像加密效果良好,且该加密算法简单易行,具有较好的安全性.     

不确定连续非线性系统鲁棒混沌反控制

为了实现一类非线性系统的鲁棒混沌反控制,提出非线性不确定系统鲁棒混沌反控制的非线性比例积分微分控制 （NPID）方法.该方法借助微分跟随器和数值微分环节分别提取驱动混沌动态系统和受控系统输出的微分信号，并在此基 础上根据时间加权的误差绝对值积分（ITAE）最小的原则设计非线性比例积分微分控制器，使受控系统的输出能良好地 跟踪驱动混沌系统输出，实现非线性不确定系统的鲁棒混沌反控制.将混沌反控制的适用范围由离散时间系统拓展到连续 时间系统，由参数结构已知的线性稳定系统拓展到参数结构未知的非线性稳定和不稳定系统.分析和仿真结果表明，微分 跟随器和数值微分环节可以对驱动混沌动态系统和受控系统的微分信号进行高精度实时提取，控制策略具有鲁棒性，控 制器的设计具有不受李雅普诺夫指数配置求取困难和微分几何控制器设计计算复杂性的约束.     

一种伪随机序列的线性复杂度及其稳定性研究

信息安全领域中,传统使用m序列为基序列,对序列进行非线性组合、非线性滤波和非均匀采样等产生线性复杂度很高的序列,其线性复杂度的稳定性却不如意。提出伪随机序列称为m子序列,m子序列通过改变m序列的状态转换次序而得到的序列,m子序列改变了m序列的输出次序,是非线性序列。实验数据表明其线性复杂度是移位寄存器个数的指数倍,同时其线性复杂度的稳定性很高,此序列的k-error线性复杂度随着移位寄存器的个数的增加而不变。     

基于混沌控制的动态分组加密算法

为了提高图像加密算法的抗攻击能力,提出一种混沌技术和分组加密相融合的图像加密算法。首先用四维混沌映射生成一组二值密钥流,每轮加密前在密钥流的控制下,按一定规则将明文图像分割为两等份;然后输入一个动态混沌分组加密网络进行迭代加密运算,输出密文图像再次进入下一轮加密,直到密钥流选择完毕。实验分析表明分组加密网络能与混沌加密有机融合,提高加密算法的抗攻击能力和高效运算能力,使明文图像像素的微小变化扩散到更多密文图像中,从而提升算法的复杂度和安全性。     

针对Fruit v2和Fruit-80的差分错误攻击

基于轻量级流密码Sprout,Fruit v2、Fruit-80、Fruit-128和Fruit-F等Fruit族小状态流密码自2016年相继被提出.Fruit族密码与Sprout结构相比,最大的区别在于Fruit族密码中非线性反馈移位寄存器与线性反馈移位寄存器的内部状态没有参与轮密钥函数状态更新,这使得对Fruit族...     

基于混沌的视频加密算法研究与应用

利用混沌序列的特性,提出了一种基于混沌的视频加密算法.首先由Logistic混沌映射生成混沌序列,利用像素值替代方法对视频中每帧图像进行加密,然后利用＂一次传输一个密钥＂的密钥同步方案,设计并实现了一套基于混沌的视频保密通信系统,最后系统测试结果表明该算法具有一定的有效性和保密性能.     

超混沌系统的函数投影同步在图像加密中的应用

针对加密灰度图像安全级别低的问题,提出基于超混沌系统及其状态观测器实现函数投影同步的混沌时间序列,应用加取模像素扩散算法对灰度图像进行加密和解密.首先,利用超混沌系统的状态输出向量,构造其状态观测器系统,根据控制理论方法,给出超混沌系统及其状态观测器实现函数投影同步的充分条件;然后,基于函数投影同步的混沌时间序列,利用加取模像素扩散算法得到灰度图像的加密图像和解密图像.理论分析和数值仿真表明,构造的状态观测器系统是正确的,得出的函数投影同步的充分条件是有效的,密文图像分布与均匀分布没有显著差异.同时算法对密钥具有高度敏感性,有很强的抵御攻击的能力和精准的解密效果.     

一种快速生成k元de Bruijn序列的算法

De Bruijin序列是一类最重要的非线性移位寄存器序列。通过并置所有循环圈的周期约化,进而提出一种新的生成k元de Bruijin序列的算法。该算法每步运算可生成一列元素而不是一个元素,因此减少了运算次数,加快了生成速度,且在n≥3和k≥4时,这种算法能生成一大批de Bruijin序列。     

M序列反馈函数重量与项数的分析

M序列是由n级非线性移位寄存器产生的周期为2n的伪随机序列,被广泛应用于各个领域.该文研究了M序列反馈函数的项数和重量的特性,分析了它们之间的关系以及给定重量和项数时M序列的数量特性,并得到一些相关的结论.     

一类混沌系统的状态量化反馈镇定控制器设计

用状态反馈法对含量化器的一类混沌系统的渐进镇定进行了研究.混沌系统的动力学状态方程的非线性项为任意整数阶的齐次函数.设计的更新律中量化器针对一类非线性项为高次齐次函数的混沌系统,数值仿真结果表明,若非线性控制器中存在量化环节时,原非线性控制器将无法镇定此类系统.为有效反馈镇定此类混沌系统,设计了一种新的含自适应量化器的非线性控制器.量化器中设置两个互为倒数的自适应放大器,使量化器具有自适应的量化范围和量化误差界,从而可自适应量化系统各种状态.同时应用Lyapunov原理和滑模变结构控制理论,推导得到量化器的放大系数和量化误差上界的更新律.一些典型混沌系统的数值仿真结果表明,所设计的非线性控制器可以有效自适应量化系统状态,并反馈镇定上述类型的混沌系统.     

T函数生成的非线性伪随机序列的自相关性

针对以单圈T函数代替线性移位寄存器设计流密码的可行性,对单圈T 函数的分量函数所生成序列(第k位序列)的移位自相关性进行了研究. 在移位量取第k位序列周期与2的负指数幂之积的条件下, 根据单圈T函数的性质,结合自相关函数的周期特征, 计算了对应的自相关函数的上界和下界. 由该上下界分析知,当移位量较小时,自相关函数的取值较大,表明T函数不适合直接用作密码函数生成伪随机序列.     

构造移位寄存器全部序列的方法——质圈合并法和M圈分离法

作者提出了移位寄存器循环序列(又称为圈)应分为质圈和复合圈的概念。又证明了n级移位寄存器的全部质圈就是n-1级移位寄存器的全部圈。在分析质圈和复合圈的各种性质的基础上,提出了两种构造移位寄存器全部序列,即全部圈的方法:质圈合并法和M圈分离法。用这两种方法可以构造出目前还没有有效方法构造出的n=5的全部移位寄存器序列。结果表明n=5的序列(圈)共有30176个。这些结果已储存在计算机的软盘中,占900K的存贮空间。并用各种方法验证了它们的正确性。各种长度的循环序列的总数,已列成表附在文中。并用二进制码将各种序列打印成表,合计300页,以备选用。