基于动态轮数的混沌分组密码研究
发布时间：2022-10-06 17:30
保障智能卡、射频识别、无线传感器网络等资源受限设备的信息安全,已成为密码学领域备受关注的科学问题。为能更好实现密码性能在安全与高效之间的有效兼顾,本文对基于动态轮数的混沌分组密码开展研究。主要研究内容说明如下:针对有限运算精度造成混沌系统动力学特性退化,通过统计测试分析得出量化方法和参数设置对数字混沌特性的影响规律,采用级联和扰动的补偿方式构建动力学特性显著增强的数字混沌模型,从而更好满足混沌密码部件及算法设计的应用要求。针对数字混沌序列存在局部周期现象容易导致弱密钥,在混沌密钥的生成及扩展中分别引入DNA编码和遗传算法,以增强随机性、降低相关性为依据设计DNA动态判决编码和遗传迭代优化机制,仅需很小的计算代价就能有效降低数字混沌序列的局部不平衡性,从而提高密钥的安全性能。针对如何基于混沌提取构成S盒的元素值这一关键问题,一是利用数字级联混沌迭代的非线性和随机性动态遍历筛选,二是采用烟花算法对Lorenz混沌解空间搜索寻优选取。两种方法既可以缓解混沌S盒对其采用混沌系统的较大依赖,也能在增强混淆特性的同时提高构造效率。针对传统分组密码中增加加密轮数将提高密码安全性,但过多加密轮数将影响...
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的
1.1.1 动态轮数混沌分组密码的研究背景
1.1.2 动态轮数混沌分组密码的研究目的
1.2 课题相关技术国内外研究现状
1.2.1 分组密码国内外研究现状
1.2.2 混沌分组密码国内外研究现状
1.3 论文的主要工作及结构安排
1.3.1 论文的主要工作
1.3.2 论文的结构安排
第2章 混沌量化方法分析与补偿方案研究
2.1 混沌理论分析
2.1.1 混沌数学定义
2.1.2 混沌基本特性
2.1.3 典型混沌系统
2.2 混沌量化方法与性能分析
2.2.1 混沌量化方法分析
2.2.2 混沌量化测试分析
2.2.3 数字混沌性能分析
2.3 混沌补偿方案与性能分析
2.3.1 级联混沌补偿方案与性能分析
2.3.2 扰动混沌补偿方案与性能分析
2.4 本章小结
第3章 混沌密钥生成及扩展实现方法与性能分析
3.1 密钥生成及扩展理论分析
3.1.1 密钥生成及扩展原理简述
3.1.2 密钥生成及扩展设计准则
3.2 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展
3.2.1 DNA编码原理简述
3.2.2 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展实现方法
3.2.3 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展性能分析
3.3 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展
3.3.1 遗传算法原理简述
3.3.2 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展实现方法
3.3.3 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展性能分析
3.4 本章小结
第4章 混沌S盒构造方法与性能分析
4.1 S盒理论分析
4.1.1 S盒原理简述
4.1.2 S盒数学描述
4.1.3 S盒设计准则
4.2 基于动态迭代混沌S盒
4.2.1 基于动态迭代混沌S盒构造方法
4.2.2 基于动态迭代混沌S盒数学描述
4.2.3 基于动态迭代混沌S盒性能分析
4.3 基于烟花算法混沌S盒
4.3.1 烟花算法原理简述
4.3.2 基于烟花算法混沌S盒构造方法
4.3.3 基于烟花算法混沌S盒数学描述
4.3.4 基于烟花算法混沌S盒性能分析
4.4 本章小结
第5章 动态轮数混沌分组密码算法设计与性能分析
5.1 分组密码理论分析
5.1.1 分组密码原理简述
5.1.2 分组密码设计准则
5.2 动态轮数混沌分组密码
5.2.1 动态轮数混沌分组密码算法设计
5.2.2 动态轮数混沌分组密码性能分析
5.3 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码
5.3.1 基于关键词的摘要提取算法
5.3.2 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码算法设计
5.3.3 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码性能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]简化版分组密码KATAN32的相关密钥立方攻击[J]. 王明兴. 信息技术与网络安全. 2018(11)
[2]Piccolo结构抵抗差分和线性密码分析能力的进一步评估[J]. 殷勍,王念平. 北京大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]我国密码标准体系研究综述[J]. 田敏求. 信息安全与通信保密. 2018(05)
[4]基于动态子密钥的WSN混沌分组加密方案[J]. 王亚华,凌玉华,廖力清,孙克辉,刘文浩. 通信学报. 2017(12)
[5]基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法（PFP）[J]. 黄玉划,代学俊,时阳阳,刘宁钟,曾庆喜,苏菲. 计算机科学. 2017(03)
[6]基于均匀化混沌系统生成S盒的算法研究[J]. 臧鸿雁,黄慧芳. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]基于混沌系统的SM4密钥扩展算法[J]. 王传福,丁群. 物理学报. 2017(02)
[8]应用混沌烟花算法求解置换流水车间问题[J]. 曹磊,叶春明,黄霞. 计算机应用与软件. 2016(11)
[9]AES算法的研究与其密钥扩展算法改进[J]. 刘艳萍,李秋慧. 现代电子技术. 2016(10)
[10]一类扩展广义Feistel结构抵抗差分和线性密码分析能力评估[J]. 殷勍,王念平. 密码学报. 2016(02)
博士论文
[1]分组密码算法几种分析模型的研究[D]. 陈怀凤.山东大学 2017
[2]基于混沌动力学的图像加密技术与密码学分析[D]. 陈俊鑫.东北大学 2016
[3]分组密码算法的安全性分析[D]. 温隆.山东大学 2016
[4]非平稳混沌序列密码的理论与实现技术研究[D]. 邓涯双.华中科技大学 2015
[5]分组密码的密钥编排方案研究及单密钥攻击研究[D]. 黄佳琳.上海交通大学 2014
[6]几个国际标准分组密码算法的安全性分析[D]. 李雷波.山东大学 2014
[7]基于动力学特性的混沌密码算法研究[D]. 刘泉.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[8]分组密码分析方法的基本原理及其应用[D]. 魏悦川.国防科学技术大学 2011
[9]基于混沌动态S盒的密码算法及其应用研究[D]. 郭现峰.西南交通大学 2011
[10]基于多态性密码的S-盒安全机制研究[D]. 尹毅峰.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]基于关系向量模型的句子相似度计算及自动文摘研究[D]. 殷耀明.厦门大学 2014
[2]基于混沌的分组密码S盒研究与实现[D]. 陶涛.西安电子科技大学 2011
[3]基于智能算法的S盒设计研究[D]. 黄银锋.北京邮电大学 2008
本文编号：3687074
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的
1.1.1 动态轮数混沌分组密码的研究背景
1.1.2 动态轮数混沌分组密码的研究目的
1.2 课题相关技术国内外研究现状
1.2.1 分组密码国内外研究现状
1.2.2 混沌分组密码国内外研究现状
1.3 论文的主要工作及结构安排
1.3.1 论文的主要工作
1.3.2 论文的结构安排
第2章 混沌量化方法分析与补偿方案研究
2.1 混沌理论分析
2.1.1 混沌数学定义
2.1.2 混沌基本特性
2.1.3 典型混沌系统
2.2 混沌量化方法与性能分析
2.2.1 混沌量化方法分析
2.2.2 混沌量化测试分析
2.2.3 数字混沌性能分析
2.3 混沌补偿方案与性能分析
2.3.1 级联混沌补偿方案与性能分析
2.3.2 扰动混沌补偿方案与性能分析
2.4 本章小结
第3章 混沌密钥生成及扩展实现方法与性能分析
3.1 密钥生成及扩展理论分析
3.1.1 密钥生成及扩展原理简述
3.1.2 密钥生成及扩展设计准则
3.2 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展
3.2.1 DNA编码原理简述
3.2.2 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展实现方法
3.2.3 基于DNA编码混沌密钥生成及扩展性能分析
3.3 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展
3.3.1 遗传算法原理简述
3.3.2 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展实现方法
3.3.3 基于遗传算法混沌密钥生成及扩展性能分析
3.4 本章小结
第4章 混沌S盒构造方法与性能分析
4.1 S盒理论分析
4.1.1 S盒原理简述
4.1.2 S盒数学描述
4.1.3 S盒设计准则
4.2 基于动态迭代混沌S盒
4.2.1 基于动态迭代混沌S盒构造方法
4.2.2 基于动态迭代混沌S盒数学描述
4.2.3 基于动态迭代混沌S盒性能分析
4.3 基于烟花算法混沌S盒
4.3.1 烟花算法原理简述
4.3.2 基于烟花算法混沌S盒构造方法
4.3.3 基于烟花算法混沌S盒数学描述
4.3.4 基于烟花算法混沌S盒性能分析
4.4 本章小结
第5章 动态轮数混沌分组密码算法设计与性能分析
5.1 分组密码理论分析
5.1.1 分组密码原理简述
5.1.2 分组密码设计准则
5.2 动态轮数混沌分组密码
5.2.1 动态轮数混沌分组密码算法设计
5.2.2 动态轮数混沌分组密码性能分析
5.3 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码
5.3.1 基于关键词的摘要提取算法
5.3.2 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码算法设计
5.3.3 基于摘要提取动态轮数混沌分组密码性能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]简化版分组密码KATAN32的相关密钥立方攻击[J]. 王明兴. 信息技术与网络安全. 2018(11)
[2]Piccolo结构抵抗差分和线性密码分析能力的进一步评估[J]. 殷勍,王念平. 北京大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]我国密码标准体系研究综述[J]. 田敏求. 信息安全与通信保密. 2018(05)
[4]基于动态子密钥的WSN混沌分组加密方案[J]. 王亚华,凌玉华,廖力清,孙克辉,刘文浩. 通信学报. 2017(12)
[5]基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法（PFP）[J]. 黄玉划,代学俊,时阳阳,刘宁钟,曾庆喜,苏菲. 计算机科学. 2017(03)
[6]基于均匀化混沌系统生成S盒的算法研究[J]. 臧鸿雁,黄慧芳. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]基于混沌系统的SM4密钥扩展算法[J]. 王传福,丁群. 物理学报. 2017(02)
[8]应用混沌烟花算法求解置换流水车间问题[J]. 曹磊,叶春明,黄霞. 计算机应用与软件. 2016(11)
[9]AES算法的研究与其密钥扩展算法改进[J]. 刘艳萍,李秋慧. 现代电子技术. 2016(10)
[10]一类扩展广义Feistel结构抵抗差分和线性密码分析能力评估[J]. 殷勍,王念平. 密码学报. 2016(02)
博士论文
[1]分组密码算法几种分析模型的研究[D]. 陈怀凤.山东大学 2017
[2]基于混沌动力学的图像加密技术与密码学分析[D]. 陈俊鑫.东北大学 2016
[3]分组密码算法的安全性分析[D]. 温隆.山东大学 2016
[4]非平稳混沌序列密码的理论与实现技术研究[D]. 邓涯双.华中科技大学 2015
[5]分组密码的密钥编排方案研究及单密钥攻击研究[D]. 黄佳琳.上海交通大学 2014
[6]几个国际标准分组密码算法的安全性分析[D]. 李雷波.山东大学 2014
[7]基于动力学特性的混沌密码算法研究[D]. 刘泉.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[8]分组密码分析方法的基本原理及其应用[D]. 魏悦川.国防科学技术大学 2011
[9]基于混沌动态S盒的密码算法及其应用研究[D]. 郭现峰.西南交通大学 2011
[10]基于多态性密码的S-盒安全机制研究[D]. 尹毅峰.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]基于关系向量模型的句子相似度计算及自动文摘研究[D]. 殷耀明.厦门大学 2014
[2]基于混沌的分组密码S盒研究与实现[D]. 陶涛.西安电子科技大学 2011
[3]基于智能算法的S盒设计研究[D]. 黄银锋.北京邮电大学 2008
本文编号：3687074
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