复合离散混沌动力系统与Hash函数

在对一般的复合离散混池系统和一个由两个混池映射构成的特殊复合离散混池系统进行初步分析的基础上，建立了一个基于复合离散混池系统的带秘密密钥的Hash算法。算法以迭代初始点作为秘密密钥，以粗粒化的迭代轨迹作为其Hash值。该带秘密密钥的Hash函数满足一定的安全性要求，并且算法简单快速。     

基于混沌的序列密码加密算法

提出了基于Logistic映射的混沌序列密码加密加密算法和基于Lorenz 系统的混沌序列密码加密算法，给出了C语言程序的图像加密实例，基于Logistic映射的加密算法比基于Lorenz系统的加密算法具有更快的运算速度，但后者的安全性更高，研究表明，利用混沌系统产生序列密码是可行的，算法是安全的。     

一种基于混沌神经网络的序列密码算法

混沌序列具有带宽大、类噪声、难于预测和重构等特点,因而非常适用于网络通信和数据加密。本文结合神经网络和混沌映射的特点,提出了一种基于混沌神经网络和混沌映射序列密码的设计方法,该方法可以克服有限精度效应对混沌系统的影响,从而改善混沌序列特性,理论和实验结果表明：在有限精度实现下,该方法可以有效提高混沌系统的复杂性和随机性,并且算法安全性高、运算速度快,并且便于软硬件的实现。     

基于新复合混沌动力系统的加密算法

提出两个新型混沌映射,并基于Devaney定义给出了严格混沌的理论特性证明。利用复合离散混沌系统的特性,提出基于两个新型混沌映射设计的复合离散混沌系统的序列密码算法,该映射产生的具有均匀分布函数量化后可生成具有平衡性质的0-1序列。 复合离散混沌系统均匀的不变分布还使密文具有很好的随机特性,由于迭代对初始条件的敏感性和迭代函数选择的随机性,密钥、明文与密文之间形成了复杂而敏感的非线性关系,而且密文和明文的相关度也很小,可以有效地防止密文对密钥和明文信息的泄露。分析表明,该系统具有很高的安全性并扩大了密钥空间。     

随机混沌动力系统组及序列加密算法

简要分析了已有混沌加密算法的特点。为提供更有效的加密方法,提出了随机混沌动力系统组的概念。该系统组在一定条件下能构造出动力行为复杂的混沌子系统序列。基于此设计的序列加密算法,其加密过程受密钥、明文、系统组随机特征等多重因素影响,具有较高安全性。实验表明,该算法加密效果较好、密钥空间较大且易于实现。     

基于分段线性混沌网络的序列密码算法

针对Logistic混沌序列容易被重构的问题,引入一种外部密钥对Logistic方程的初始值和参数进行加密;然后给出一种分段线性混沌网络模型。利用Logistic序列对初值的敏感性对混沌网络进行敏感和扩散处理,通过更新控制参数使混沌网络迭代运算产生随机性良好的序列密码。最后的算法分析和仿真实验表明,该算法的密钥具有良好的敏感性,生成的随机序列具有良好的随机性,满足密码学要求。     

基于混沌的序列密码算法

利用序列密码中的前馈模型设计了一个混沌序列密码算法,以线性反馈移位寄存器序列为初始序列,将Logistic映射和Chebyshev映射作为滤波函数,结合了压缩变换、SMS4算法的S盒变换、有记忆变换和移位变换。分析和实验结果证明算法具有足够的安全强度和较高的加密速度。     

基于扰动的复合混沌序列密码的图像反馈加密算法

用Devaney混沌理论,文中设计了两个新一维混沌方程.利用两个一维混沌方程构造了一个动态切换变换的复合混沌方程,并对其各种特性进行了证明.并且利用这个新的复合方程设计了一种基于扰动技术的对位图像素值进行代换的图像反馈加密方法,同时利用3D Baker方法,提出了三维面包师与混沌映射关联的动态分块图像置乱方法,增加了密钥空间.为产生雪崩效应及密文对明文敏感性,设计了加密循环轮次控制.该论文对复合混沌算法进行了详细的动力特性分析、数值化序列及密文随机性测试分析、统计分析、熵和差分分析以及密文对密钥和明文敏感性等各种安全性分析与证明.通过实验验证该方案通过了NIST的FIPS 140-2(2001)和SP 800-22标准随机性测试,并通过扰动技术解决了一维数字化混沌序列密码周期短、精度低的问题.     

基于可变参数混沌的序列密码的设计

提出一种基于混沌的序列密码生成方法,该方法通过随机改变混沌映射的参数来提高混沌的复杂性,同时在有限精度实现时,通过引入扰动序列使得输出的混沌序列具有良好的自相关性、均匀分布特性和随机统计特性。理论研究和模拟表明,该混沌序列加密方法具有较好的保密性,并且便于软硬件实现。     

基于混沌反控制的流密码算法设计

应用混沌反控制思想产生超混沌,根据超混沌系统的伪随机特性进行流密码设计。通过对离散线性时不变系统施加非线性状态反馈控制构造一个超混沌发生系统。证明了反馈增益矩阵的存在性,给出选择增益矩阵及系数矩阵元素的约束关系,在此基础上设计基于三维超混沌系统的流密码算法。仿真结果表明该算法具有良好的统计特性。     

一种基于分组密码的自同步序列密码模型

为防御传统自同步序列密码中普遍存在的相关攻击,以分组密码为新型序列源,提出一种基于分组密码的自同步序列密码模型.利用向量值函数的输出向量对分组密码的输出密文进行控选,以直接输出非线性密钥流,并分析模型的平衡性与完全性,证明该模型的密钥流生成器具备平衡性,且其生成密钥流与控制向量统计独立.给出线性移位寄存器状态改变l bit密钥流概率的下界.实验结果表明,该模型可降低源信息在输出密钥流中存在的熵漏,较好地抵抗相关攻击.     

一种由符号空间有限型子转移生成的序列密码

符号动力系统是由有限符号空间上的转移自映射所生成的迭代系统,是动力学理论的重要研究对象和研究工具.本文应用符号动力学设计了一种序列密码生成算法,通过对一类特殊的有限型子转移的转移方阵进行扫描得到N相密码序列,扫描过程中用无理数展开序列来控制每个符号的扫描步长和起始列下标.该序列具有非周期、均匀分布、相关性小、复杂度高、伪随机性好等良好密码特性,且密钥空间充分大.理论研究和实验结果表明,这种算法易于实现并且具有较好的安全性.     

基于流体系架构的分组密码处理器设计

为提升密码处理器性能,构建了密码处理器性能模型.基于该模型,提出多级资源共享、绑定前/后异或操作、最大化算法并行度等处理器性能提升技术,并根据性能提升技术确定了功能单元的种类和数量.然而功能单元不仅数量较多,而且在操作位宽和操作延迟方面均有较大差异,如何有效组织这些功能单元成为了一个关键问题.利用流体系结构可以高效集成大量功能单元的特点,设计并实现了基于流体系结构的可重构分组密码处理器原型,并通过把功能单元划分为基本处理单元,bank间共享单元和簇间共享单元3个层次来解决功能单元处理位宽和操作延迟的差异.在65nm CMOS工艺下对处理器原型进行综合,并在该结构上映射了典型的分组密码算法.实验结果证明:该处理器以较小的面积获得了较高的性能,对典型分组密码算法的处理速度,不仅超越了国际上的密码专用指令处理器,而且高于国内可重构阵列结构密码处理器.     

基于Logistic映射的混沌流密码设计

混沌系统特有的一些优良属性较适合流密码的设计,比如混沌迭代序列对初始条件和控制参数的敏感性、伪随机性、混和性和确定性等。该文以Logistic映射为例说明了其主要特性和初值敏感性,并重点图示了在字节输出方式下和比特输出方式下,其离散分布和均匀分布的差异和改善。     

一种新型流密码系统

根据人们常用的洗牌算法对LFSR进行非线性变换,利用该变换可以改变元素原有的排列顺序,扰乱序列原有的某种规律性和结构性,提高序列的非线性,从而构造出一种新流密码系统。实验结果表明,由该系统产生的密钥序列具有均匀性,相关性小的特点。该密码系统能构被应用于网络安全等领域。     

基于流密码的可适配反馈移位寄存器指令

在对A5,Grain,Trivium等34种流密码算法结构进行分析的基础上,研究算法中线性和非线性反馈移位寄存器的结构特征,总结其相应操作。构造专用的反馈移位寄存器配置指令和操作指令,通过配置可灵活实现多种结构的反馈移位寄存器及其组合,并完成相应操作。设计实现支持其执行的硬件单元,可作为专用流密码微处理器的核心功能单元。     

混沌映射和流密码结合的图像加密算法仿真

为了有效改进彩色图像加密的效果和安全性,在对采用混沌映射的图像加密算法研究的基础上,提出一种结合混沌映射和流密码的彩色图像加密算法。加密过程采用置乱-扩散结构:在置乱阶段首先根据输入图像初始化Kent混沌系统,再利用Kent混沌系统生成ZUC-256流密码算法的初始密钥和初始向量,ZUC-256算法随后生成随机序列对彩色图像进行R、G、B三轮像素值置乱。在扩散阶段同时使用Kent混沌系统和ZUC-256流密码算法生成的随机序列对输入图像的像素值进行扩散。仿真结果显示,提出的算法具有加密算法简单、密钥空间大等特点,能较好地抵抗差分分析攻击、统计特性攻击。     

混沌序列密码算法OCMLE的分析

对Wang Shihong的“Chaos-based secure communication in a large community”一文提出的混沌序列密码算法进行了分析,发现该加密算法产生的加密乱数序列的前若干值对密钥低位比特的变化不敏感。据此利用已知明文攻击,对该算法提出了分割攻击方案,并分析了该攻击方案的成功率和计算复杂性。针对该加密算法存在的弱点给出了可能的改进措施,并证明了其有效性。