基于多态的混沌流密码算法的研究

发布时间：2017-10-29 23:41

  本文关键词：基于多态的混沌流密码算法的研究

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【摘要】：在密码学领域中,伪随机序列扮演着至关重要的作用。密钥管理、通信系统、数字签名以及身份认证等都离不开高质量的伪随机序列。因此,生成数量足够大且符合密码要求的随机序列有着重要意义。在密码分析和攻击手段不断进步的情况下,传统的密钥流(伪随机序列)生成方法都受到了极大的挑战。近年来,基于混沌理论的生成密钥流已经成为信息安全领域的前沿课题之一。本论文的工作主要包括以下方面：(1)对流密码和混沌理论的相关内容分别作了详细的论述。分别给出了线性反馈移位寄存器(LFSR)的模型及生成m序列的统计特性等。其次介绍了混沌的相关定义及其运动特征,同时列举了几种典型的混沌模型,并分析混沌系统用于构造密钥流生成器的优缺点。然后结合几种基于混沌理论的伪随机序列生成器,说明其在实际中的应用。(2)具体阐述了多态密码的基础知识。首先介绍多态性密码理论,基本原理,发展阶段等,并分析了多态性密码思想与传统密码的区别。(3)针对经典混沌伪随机序列生成器的不足,进行分析与改进,提出了一种新的密钥流发生器构造方法。该方法根据混沌理论,借鉴多态性密码思想,使自编译系统中的混沌映射算法随机排列,可以有效抵抗差分攻击。对该密钥流生成器生成的序列进行理论分析与实验仿真后,该生成器输出序列随机性能良好。(4)针对传统混沌流密码存在的一些问题,本章引用已有文献中构造的NDF安全混沌模型,结合自编码切换策略,提出了基于自编码的NDF流密码算法。该算法首先构造了同时满足Kelber条件和熵准则的NDF安全混沌子模型,然后按照基于自编码的切换原则随机选择NDF混沌子系统,完成对明文的加密。解密过程则是加密过程的逆运算。通过理论分析与实验仿真,该算法生成的密文随机性良好,实例加密应用效果较好。
【关键词】：混沌 密钥流发生器 多态性密码 NDF 自编码 流密码
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O415.5;TN918.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题的研究背景和意义11
• 1.2 流密码的国内外研究现状11-15
• 1.2.1 传统流密码的研究现状11-13
• 1.2.2 基于混沌的流密码研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容及成果15-16
• 1.4 论文组织结构16-18
• 第2章 基础理论18-34
• 2.1 流密码基础理论18-20
• 2.1.1 流密码的概念18-19
• 2.1.2 线性反馈移位寄存器19
• 2.1.3 m-序列及其性质19-20
• 2.2 混沌理论基础20-26
• 2.2.1 混沌的定义20-22
• 2.2.2 混沌系统的特征22
• 2.2.3 几种典型的混沌系统22-25
• 2.2.4 混沌序列的量化25-26
• 2.3 伪随机序列性能指标26-30
• 2.3.1 Golomb随机性假设26-27
• 2.3.2 局部随机性检验27-30
• 2.4 多态性密码理论30-33
• 2.4.1 多态性密码原理31
• 2.4.2 多态性密码发展阶段31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 多态离散混沌密钥流发生器的构造34-47
• 3.1 自编译系统的组合34-35
• 3.2 改进Logistic混沌映射35-38
• 3.2.1 L-L级联映射35-36
• 3.2.2 L-L级联映射随机分布改进36-38
• 3.3 密钥流发生器的设计38-40
• 3.3.1 密钥流发生器的结构38-39
• 3.3.2 方案描述39-40
• 3.3.3 实施步骤40
• 3.4 二值量化40-41
• 3.5 性能分析41-46
• 3.5.1 理论分析41-42
• 3.5.2 实验仿真42-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 基于自编码的NDF流密码的研究47-68
• 4.1 NDF安全混沌模型47-52
• 4.1.1 非线性滤波器的基础知识47-48
• 4.1.2 n阶非线性数字滤波器48-50
• 4.1.3 反馈系数的设计50-52
• 4.2 流密码算法的设计52-55
• 4.2.1 流密码加解密的结构52-53
• 4.2.2 加解密过程53-55
• 4.3 二值量化55
• 4.4 性能分析55-61
• 4.4.1 NDF子系统的复合的特性分析55-56
• 4.4.2 密钥空间分析56
• 4.4.3 密文相关性理论分析56-58
• 4.4.4 实验仿真58-61
• 4.5 加密效果分析61-66
• 4.5.1 加解密实现与直方图分析61-63
• 4.5.2 密钥敏感性测试63
• 4.5.3 密文图像受损攻击63-65
• 4.5.4 相关性分析65-66
• 4.6 本章小结66-68
• 第5章 总结与展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研项目75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 桑涛,王汝笠,严义埙;一类新型混沌反馈密码序列的理论设计[J];电子学报;1999年07期

2 郑宇;何大可;唐小虎;邓子健;;基于FCSR和LSFR相结合的密钥流生成器[J];计算机工程;2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王小敏;非线性动力学滤波器设计及其在信息安全中的应用研究[D];西南交通大学;2007年

2 韦鹏程;混沌伪随机序列及其应用研究[D];重庆大学;2008年

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本文编号：1115180