基于混沌的流密码算法研究

发布时间：2017-07-15 14:18

  本文关键词：基于混沌的流密码算法研究

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【摘要】：随着信息技术的不断发展,私密信息的安全性越来越受到人们的关注。因此,寻找新的方法以保证信息的安全,已成为当前的研究热点。在此背景下,混沌映射因具有伪随机性、对系统参数的敏感性等特点,得到了研究者的重视并在信息保密通信中不断得到应用与发展。在混沌密码学中,混沌流密码是其中的重要组成部分之一。在混沌流密码的设计中,混沌映射是其中的重要组件。从密码学应用的角度,对混沌映射的特性予以改进,是提高混沌密码学算法性能的重要手段之一。本文通过研究发现,Logistic混沌映射虽然具有良好的混沌行为,且应用广泛,但是其在概率密度分布、相空间遍历性等方面仍然存在缺陷。为此,本文结合混沌理论与密码学的相关研究,主要进行了如下研究工作:1)在对混沌理论、混沌映射、混沌流密码研究的基础上,对当前混沌映射与混沌流密码的研究现状进行了详细分析。2)为克服Logistic映射在密码学应用方面的缺陷,本文提出了一种分段Logistic映射(Piecewise Logistic Map,PLM),通过仿真实验证明,PLM在遍历性、分岔图、Lyapunov指数方面均优于Logistic映射;其次,为了克服PLM概率密度分布不均匀的缺陷,本文又提出了一种提高PLM概率密度分布的方法,即变控制参数μ的PLM。3)基于PLM良好的密码学特性,本文提出了一种基于PLM的流密码算法。通过对算法在统计测试、安全性、相关性、效率等方面的分析,结果证明基于PLM的流密码算法是一种简单、安全、高效的流密码算法。4)将PLM以局部映射的形式引入到耦合映像格子(CML)模型中,得到基于PLM的CML模型(PLCML)。相对于基于Logistic映射的CML(LCML),PLCML具有更大的Lyapunov指数;其次,为了克服PLCML在概率密度分布不均的弱点,采用了变耦合系数ε的方法。最后,基于PLCML的良好的密码学特性,提出了一种基于PLCML的流密码算法。通过对算法的密码学特性进行分析,结果证明该算法在统计测试、安全性、相关性、效率等方面具有良好的特性,是一种安全的算法。
【关键词】：混沌 Logistic PLM CML 流密码算法
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 混沌理论研究现状15-16
• 1.2.2 混沌映射研究现状16-17
• 1.2.3 基于混沌的流密码算法研究现状17-18
• 1.3 当前研究存在问题18
• 1.4 课题研究内容与论文组织结构18-20
• 第2章 基础知识及理论20-28
• 2.1 混沌理论的基础知识20-22
• 2.1.1 混沌的基本概念20-21
• 2.1.2 混沌与密码学的关系21-22
• 2.2 混沌映射模型22-25
• 2.2.1 混沌映射22-23
• 2.2.2 Logistic混沌映射23
• 2.2.3 CML模型23-25
• 2.3 流密码理论基础25-27
• 2.3.1 流密码算法的基本概念25
• 2.3.2 基于混沌的流密码算法25-26
• 2.3.3 流密码算法性能测试指标26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 PLM及其性能分析28-41
• 3.1 Logistic混沌映射性能分析28-32
• 3.1.1 Logistic混沌映射的遍历性28-30
• 3.1.2 混沌Logistic混沌映射的分岔图30
• 3.1.3 Logistic混沌映射的Lyapunov指数30-31
• 3.1.4 Logistic混沌映射的概率密度分布31-32
• 3.2 PLM32-34
• 3.3 PLM性能分析34-39
• 3.3.1 PLM的遍历性34-35
• 3.3.2 PLM的分岔图35-36
• 3.3.3 PLM的Lyapunov指数36-38
• 3.3.4 PLM的概率密度分布38-39
• 3.4 基于变控制参数 μ 的PLM39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 基于PLM的流密码算法及其性能分析41-53
• 4.1 基于PLM的流密码算法41-43
• 4.1.1 算法描述42-43
• 4.1.2 算法优势43
• 4.2 算法性能分析43-52
• 4.2.1 统计测试43-46
• 4.2.2 相关性分析46-48
• 4.2.3 安全性分析48-50
• 4.2.4 效率分析50-51
• 4.2.5 对比分析51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 基于PLCML的流密码算法及其性能分析53-71
• 5.1 二维耦合映像格子模型53
• 5.2 CML模型性能分析53-61
• 5.2.1 LCML性能分析54-57
• 5.2.2 PLCML性能分析57-60
• 5.2.3 基于变耦合系数 ε 的PLCML60-61
• 5.3 基于PLCML的流密码算法61-63
• 5.3.1 算法描述61-62
• 5.3.2 算法优势62-63
• 5.4 算法性能分析63-70
• 5.4.1 统计测试63-66
• 5.4.2 相关性分析66-67
• 5.4.3 安全性分析67-69
• 5.4.4 效率分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 未来工作展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 范九伦;张雪锋;;分段Logistic混沌映射及其性能分析[J];电子学报;2009年04期

2 余振标;冯久超;;一种混沌扩频序列的产生方法及其优选算法[J];物理学报;2008年03期

3 ;A chaos-based image encryption algorithm using alternate structure[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2007年03期

4 柳平;闫川;黄显高;;改进的基于Logistic映射混沌扩频序列的产生方法[J];通信学报;2007年02期

5 王蕾;汪芙平;王赞基;;一种新型的混沌伪随机数发生器[J];物理学报;2006年08期

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本文编号：544302