基于无退化混沌系统的序列密码研究

针对连续时间混沌系统的退化问题,提出一种基于矩阵特征值配置的方法来构造具有多个正Lyapunov指数的连续时间混沌系统。提出一种基于特征值定义的特征值配置方法,通过设计一个线性反馈控制器,可以配置任何系统为以稳定焦点为原点的渐近稳定线性系统;通过设计一个非线性反馈控制器来配置多个正Lyapunov指数。相比于现有算法,对于任意受控系统,该方法都能系统地配置该受控系统的Lyapunov指数,使之成为无退化混沌系统。将该方法得到的无退化混沌系统转换为二进制序列,对得到的混沌序列进行分析后证明该序列具有良好的加密特性。     

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。     

离散混沌系统的线性和非线性反馈同步法及其条件

基于离散系统稳定性理论和Pecora-Carroll混沌同步定理，研究了多变量离散混沌系统的同步问题．提出了线性和非线性反馈同步控制方法，同步系统反馈控制器由线性和非线性两部分组成，响应系统受驱动系统的所有变量驱动．通过分析误差系统的特征方程和计算响应系统的最大条件Lyapunov指数，分别导出了离散混沌系统的同步条件．将该方法应用于Henon映射系统，实现了两Henon混沌系统的同步控制．讨论了混沌系统的同步性能与控制参数的关系．基于Matlab软件的数值仿真结果表明了该方法的有效性．     

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。     

超混沌系统的构造方法研究

分析了Lorenz系统的结构,提出了基于Lorenz系统通过增加微分方程组维数和引入非线性项来构造超混沌系统要满足的必要条件和规则,并按照引入新变量增加微分方程组维数和增加非线性项的构造超混沌系统规则,分别构造了一个新的四维超混沌Lorenz系统和一个五维超混沌Lorenz系统,最后将所提出的两个新的超混沌Lorenz系统与其他混沌系统进行了对比分析,结果表明新的混沌系统具有良好的动力学特性,可提供更大的密钥空间,以及增强了动力学系统的非线性,为图像加密提供了新方法,同时也丰富了混沌学理论。     

基于复合离散混沌动力系统的序列密码算法

利用复合离散混沌系统的特性,提出了两个基于复合离散混沌系统的序列密码算法.算法的加密和解密过程都是同一个复合离散混沌系统的迭代过程,取迭代的初始状态作为密钥,以明文序列作为复合系统的复合序列,它决定了迭代过程中迭代函数的选择(或明文与密钥),然后将迭代轨迹粗粒化后作为密文.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,从而可以有效地防止密文对密钥和明文信息的泄露.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.经分析表明,系统具有很高的安全性.     

离散混沌系统类随机性的符号熵分析法

采用符号熵分析法,分析和讨论了经典的Logistic映射和Henon映射的类随机性强弱.先将离散混沌系统产生的实数序列转化为二进制序列,然后进行编码,计算其符号熵,绘制其符号熵图,并深入讨论了系统参数和初始值对符号熵的影响.数值仿真分析表明,符号熵法能定量区别不同离散混沌系统类随机性的强弱.同时作为随机源,Logistic映射比Henon映射好.     

混沌吸引子随机性的一种判别方法

在混沌科学领域,截至目前混沌吸引子随机性强弱还没有一个统一的评判标准,文章尝试提出了一种判别混沌随机性强弱的原理和算法,且该方法不需要相空间重构。应用该方法对周期运动、强弱混沌、两种离散混沌映射及噪声进行数值仿真,结果表明该方法能有效识别不同混沌运动的随机性强弱。     

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。     

超混沌语音加密的网络传输

介绍了基于超混沌的语音加密及其网络通信,文章提出了一种基于广义Henon映射的超混沌块加密算法,将广义Henon映射扩展并离散化、结合块加密达到很好加密效果,同时通过软件实现其加密算法和网络通信过程,最后对系统的保密性能做了详细分析。     

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.     

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.     

Immunity against Correlation Attack on Quantum Stream Cipher by Yuen 2000 Protocol

This paper presents the security analysis on the quantum stream cipher so called Yuen-2000 protocol (or αη scheme) against the fast correlation attack, the typical attack on stream ciphers. Although the security of a very simple experimental model of the quantum stream cipher without a randomization may be reduced to a complexity based security against the correlation attacks under a large number of known plaintexts, it is not a basic feature of Yuen 2000 protocol. In fact, we clarify that there exists a randomization scheme which attains the perfect correlation immunity against such attacks under an approximation. And in this scheme, the running key correlation from the second randomization that determines the mapping patterns is broken off also by quantum noise. In such a case, any fast correlation attack does not work on the quantum stream cipher.      

对流密码RC4的区分攻击

在流密码体制下,RC4算法经过密钥初始化部分后所得的内部状态不是均匀分布的。为此,证明了算法密钥流第1个输出字分布的不均匀性,其等于186的概率为0.003 892 5。利用该输出字分布的不均匀性,给出改进的RC4区分攻击,攻击所需的数据为224 Byte,区分优势为0.84。通过实验验证了该区分攻击的有效性。     

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.     

一种基于混沌和矩阵变换的序列密码

基于混沌的加密或扩频通信是当前的热门研究课题。但有限精度效应使得混沌序列密码存在密钥空间过小及周期退化的缺陷。本文通过引入一类特殊的（0,1）-矩阵类及三种矩阵变换,在二维混沌序列控制下不断地进行矩阵变换并以某种特殊方式扫描矩阵而产生N相伪随机序列。该序列满足作为密码序列的各项要求。实验结果同样显示该序列具有均匀分布、伪随机性好、复杂度高等优良统计特性,与理论分析的结论相符。