流密码Grain-128密钥恢复攻击及改进

流密码Grain-128是Grain v1算法的密钥增长版本。为探讨流密码Grain-128的安全性,指出Grain-128密钥流生成器的3个布尔函数的设计缺陷,在此基础上给出流密码Grain-128一种基于密钥流生成器中间内部状态的密钥恢复攻击。该攻击的计算复杂度和空间复杂度都为O(256)。为了抵抗该攻击,对Grain-128密钥流生成器的设计进行了改进。安全性分析表明,改进后的流密码Grain-128能够抵抗所提出的密钥恢复攻击。     

基于线性同余比较器和混沌系统的伪随机序列生成方法

本文基于线性同余原理,设计一种线性同余比较器。该同余比较器将两个独立的线性同余生成器结合起来,用一个比较器来控制输出。将输出序列作为扰动信号,以异或函数叠加到混沌轨道来改善混沌系统生成序列的随机性。分析攻击者通过线性同余比较器生成序列来破解种子密钥的计算复杂度,及加入随机扰动后的混沌序列的平衡度、相关性及初值敏感性,结果表明,计算复杂度是呈指数幂增长的,线性同余比较器生成序列具有前向和后向不可预测性,并且该密钥流生成器具有较大的密钥空间,可以生成具有良好随机性的序列,可以有效地克服混沌序列在有限精度实现时出现的短周期问题。     

生化系统稳态优化的一种新算法

针对一类生化系统的稳态优化问题, 在已有间接优化方法(IOM)的线性优化问题中引入一个反映S–系统解和原模型解一致性的等式约束, 应用Lagrangian乘子法将修正后的非线性优化问题转化为一个等价的线性优化问题, 提出了一种改进的稳态优化新算法. 该优化算法不仅可以收敛到正确的系统最优解, 而且可用现有的线性规划算法去计算. 最后将算法应用于几个生化系统的稳态优化中, 结果表明, 本文提出的优化算法是有效的.     

基于椭圆曲线的改进RC4算法

针对流密码（RC4）算法存在不变性弱密钥、密钥流序列随机性不高和算法初始状态可以被破解等问题，提出一种基于椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用椭圆曲线、哈希函数和伪随机数产生器生成初始密钥，在S盒和指针的作用下进行非线性变换最终生成具有高随机性的密钥流序列。美国国家标准与技术研究院（NIST）随机性测试结果表明，改进算法的频率检验、游程检验和Maurer指标比原RC4算法分别高出0.13893，0.13081和0.232050，能有效防止不变性弱密钥的产生，抵抗"受戒礼"攻击；初始密钥是一个分布均匀的随机数，不存在偏差，能够有效抵御区分攻击；椭圆曲线、哈希函数具有单向不可逆性，伪随机数产生器具有高密码强度，初始密钥猜测赋值困难，不易破解，能够抵抗状态猜测攻击。理论和实验结果表明改进RC4算法的随机性和安全性高于原RC4算法。     

基于DSP Builder的改进型序列生成器设计

针对普通线性反馈移位寄存器(LFSR)产生的序列的线性复杂度太小,难以经受线性逼近攻击的问题;在详细研究序列密码设计理论的基础上,对常规LFSR进行了改进,提出了基于FPGA的利用3个改进型LFSR进行非线性组合构成一个序列生成器的方法,并用DSP Bullder完成了系统的总体设计,调用Quartus Ⅱ进行综合和仿真,最后下载到EP2C35F672C6中进行实测验证;软件仿真和实测结果均表明这种序列生成器产生的序列密码具有很高的强度和抗破译能力.     

基于三维混沌序列的数字图像加密算法

对Lorenz序列进行了改进,改进后的序列具有理想的伪随机特性。提出了应用改进后的Lorenz序列进行图像加密的算法,该算法对图像的像素和空间位置均进行置乱。仿真及分析结果表明,该算法密钥空间大,具有较好的统计特性、较强的抗干扰能力和较高的执行效率,加密效果对密钥敏感。     

一种混沌图像加密算法的选择明文攻击和改进

在已有的四维超混沌系统的基础上构造了一个五维超混沌系统,对一种结合超混沌序列和移位密码的数字图像加密算法进行了分析,通过选择明文攻击的方法,成功破解了该算法中用于像素位置置乱以及像素值扩散和混淆的等效密钥,从而能利用破解的等效密钥解密出目标明文。为此对该算法进行了两个方面的改进。一个改进是加密系统中使用了新构造的五维超混沌系统,使得改进算法的密钥空间更大,进一步提高了安全性。另一个改进是设计混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,达到“一次一密”的效果。密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计分析、信息熵分析、差分攻击分析、抗剪切、抗噪声、抗压缩分析等实验结果表明,改进后的图像加密算法比原加密算法更加安全有效。     

广义互缩生成器

设计了一类称为广义互缩生成器的密钥流生成器.研究表明该类密钥流生成器所产生的序列具有如下良好特性：（1）大的周期;（2）高的线性复杂度;（3）生成的广义互缩序列族具有线性空间结构,形成Abel群;（4）广义互缩序列族内序列间互相关函数值可以由控制序列中1的数目来确定;（5）在一定条件下,序列的k-错线性复杂度显著增加.另一方面对新序列进行的安全性分析结果表明,与互缩序列相比,由较少的密钥量可以获得更好的安全性.     

基于LFSR的钟控密钥流生成器

本文提出了一种基于LFSR的钟控密钥流生成器。该生成器通过一个钟控线性移位寄存器从15个级数是两两互素的线性移位寄存器中控制选取10个,将所选出的各线性移位寄存器生成的m序列相加,然后输出,从而达到了伪随机序列周期扩大的目的。本文还对密钥流生成器的线性复杂度、均匀性、相关性以及游程特性进行了分析。分析表明,该生成器生成序列的周期能达到2128,而且有较大的线性复杂度和良好的相关性和均匀性。认为该序列可以作为密钥流序列进行加密。通过钟控的方式随机选取用于相加的m序列,增加了密钥流序列的条数。此外,本文还给出了该生成器的具体实现算法,有一定的实用价值。     

RC4流密码算法的分析与改进

RC4流密码算法易受弱密钥攻击、区分攻击和错误引入攻击。针对上述攻击,提出了一种基于随机置换的改进算法,该算法采用动态的状态表进行非线性运算,扩展状态表中的元素的取值空间,密钥序列的输出由状态表的前一状态和后一状态共同决定,提高了算法的安全性。分析了改进算法的正确性、安全性以及抗攻击性。实验验证了改进算法的密钥流随机性和效率优于RC4算法。     

对一维复合混沌图像加密算法的安全分析和改进

最近,Park 等人提出了一种基于一维复合混沌的图像加密算法,该算法的核心思想为：用混沌序列对明文图像进行像素置乱操作;利用混沌序列和密文反馈机制对置乱后的明文序列进行扩散操作;把扩散后的密文序列向左循环移位以得到最终的密文。对该加密算法进行了安全性分析,发现了该算法的两个等效密钥流,从而使得循坏移位操作成为无效操作。通过选择明文攻击依次破解出算法中的两个等效密钥流,恢复出了明文图像。理论分析和实验结果验证了选择明文攻击策略的可行性;此外提出了一种改进算法,克服了原有算法的缺陷。改进后的方案不仅能保持原算法的优点,还能抵抗选择明文的攻击。     

Successive approximation approach of optimal control for nonlinear discrete-time systems

A successive approximation approach designing optimal controller is developed for affine nonlinear discrete-time systems with a quadratic performance index. By using this approach the original optimal control problem is transformed into a sequence of nonhomogeneous linear two-point boundary value (TPBV) problems. The optimal control law consists of an accurate linear term and a nonlinear compensating term which is the limit of a sequence of adjoint vectors. By taking a finite-time iteration instead of the limit of the sequence of adjoint vectors, we obtain a suboptimal control law. Simulation examples are employed to verify the validity of the proposed algorithm.     

基于超混沌系统的明文关联图像加密算法

摘 要：随着计算机网络与多媒体技术的快速发展,数字图像传输的安全性问题显得越发 突出。为此,提出了一种基于超混沌的明文关联图像加密算法,利用动力学更为复杂的超混沌 系统作为混沌序列发生器扩大了密钥空间,采用扩散–置乱–扩散的加密框架对图像进行 3 阶段 处理。其中深度扩散使用了更少的迭代次数,提高了效率,置乱算法通过扰乱图像中像素点的 位置实现消除原图像中相邻像素点间的相关性。实验对密钥空间大小、算法效率、防明文攻击 能力进行了分析和对比,仿真结果表明,该算法不仅具有更大的密钥空间,较高的运行效率, 而且明文敏感性强,能够有效抵抗差分攻击,有很大的安全通信应用潜力。      

基于线性同余的伪随机序列图像加密

为了进行保密通信,需要对图像进行加密,采用了一种基于线性同余的序列加密方法。提出了一种基于24比特的线性同余随机序列发生器y(n 1)=(32719*y(n))mod(16777213),通过独立性和均匀性检验证明了发生器产生的序列的随机性。将初始值作为密钥,产生伪随机序列,与图像像素通过异或加解密。描述了基于该线性同余随机序列的图像加解密算法。图像加密解密实验表明,序列具有参数敏感性。所提出的线性同余随机序列发生器能够正确产生伪随机序列,可以用于最大像素为2896×2896的图像加解密通信。     

基于BBS产生器和椭圆曲线的改进RC4算法

针对RC4算法密钥流序列随机性不高,易受故障引入攻击、区分攻击和“受戒礼攻击”的问题,提出了一种基于BBS产生器和椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用随机比特产生器和随机大素数生成种子密钥Key,利用椭圆曲线产生秘密整数,在每次输出后对S盒中元素重新赋值,生成随机性很高的密钥流序列。改进RC4算法可以通过NIST随机性测试,其中频率检验、游程检验和Maurer检验等比RC4算法分别高出0.129 18,0.107 39,0.197 64,能够有效防止不变性弱密钥的产生,抵抗“受戒礼”攻击;密钥流序列分布均匀,不存在偏差,能够有效抵御区分攻击;基于椭圆曲线产生的秘密整数猜测困难,S盒内部状态不能获知,能够抵抗“故障引入”攻击。理论和实验证明改进RC4算法的随机性和安全性高于RC4算法。     

基于正则化的混合准则放疗规划模型的改进

针对调强放射治疗中基于等效均匀剂量线性目标函数的物理生物混合准则模型的不足,利用正则化理论构造了最大函数的平滑和凸正则化函数,改进了基于等效均匀剂量线性目标函数的混合准则放疗规划模型,解决了原模型限制优化算法寻优能力和难以确定梯度算法步长的问题。实验证明,该方法可以在保证相似靶区剂量覆盖特性的前提下,更好地保护危及器官,提高了放疗计划质量。     

针对基于感知器模型的混沌图像加密算法的选择明文攻击

对一种基于感知器模型的混沌图像加密算法进行了安全性分析,发现该算法的本质就是根据等效密钥流来改变明文图像像素值的比特位,从而得到密文图像。而等效密钥流与明文图像和对应的密文图像没有任何关系,因此运用选择明文攻击的方法破解出了算法中的等效密钥流,解密出了目标明文图像;同时指出了原算法存在的另外两个安全缺陷;最后对原算法进行了改进,弥补了其缺陷。理论分析和实验结果均证实了所提出的选择明文攻击策略的可行性以及改进算法的有效性。     

The equivalent discrete-time optimal control problem for time-varying continuous-time systems with white stochastic parameters

The transformation into discrete-time equivalents of digital optimal control problems, involving continuous-time linear systems with white stochastic parameters, and quadratic integral criteria, is considered. The system parameters have time-varying statistics. The observations available at the sampling instants are in general nonlinear and corrupted by discrete-time noise. The equivalent discrete-time system has white stochastic parameters. Expressions are derived for the first and second moment of these parameters and for the parameters of the equivalent discrete-time sum criterion, which are explicit in the parameters and statistics of the original digital optimal control problem. A numerical algorithm to compute these expressions is presented. For each sampling interval, the algorithm computes the expressions recursively, forward in time, using successive equidistant evaluations of the matrices which determine the original digital optimal control problem. The algorithm is illustrated with three examples. If the observations at the sampling instants are linear and corrupted by multiplicative and/or additive discrete-time white noise, then, using recent results, full and reduced-order controllers that solve the equivalent discrete-time optimal control problem can be computed.     

SENSITIVITY APPROACH TO OPTIMAL CONTROL FOR AFFINE NONLINEAR DISCRETE‐TIME SYSTEMS

This paper deals with the optimal control problem for a class of affine nonlinear discrete‐time systems. By introducing a sensitivity parameter and expanding the system variables into a Maclaurin series around it, we transform the original optimal control problem for affine nonlinear discrete‐time systems into the optimal control problem for a sequence of linear discrete‐time systems. The optimal control law consists of an accurate linear term and a nonlinear compensating term, which is an infinite sequence of adjoint vectors. In the present approach, iteration is required only for the nonlinear compensation series. By intercepting a finite sum of the series, we obtain a suboptimal control law that reduces the complexity of the calculations. A numerical simulation shows that the algorithm can be easily implemented and has a fast convergence rate.