混沌映射与流密码相结合的加密算法研究

摘要

密码学是一门古老而年轻的科学。根据明文消息的加密形式的不同，密码体制可分为分组密码和流密码。对流密码而言，其核心问题是流密码生成器的设计，流密码的强度依赖于密钥流生成器所生成密钥流的类随机性和不可预测性。如果流密码生成器生成的密钥流是一个完全随机的非周期序列，那么我们可用它实现一次一密体制，这种体制理论上具有保密性。
　　混沌是一种看似无规则的运动，是确定性系统中出现的类似随机的过程。但反应混沌的方程是确定的，混沌对初值和参数极端敏感，即使初值有极微小的变化，系统将引起巨大的变化。从物理上看，运动似乎是随机的。这种对初值的极端敏感性，或者说确定性系统内在的随机性是混沌的基本特征。
　　常规加密算法较为成熟，密钥空间确定，安全性容易评估；混沌映射具有不可预测性，混沌加密理论上具有良好的扩散和混淆性能，把混沌加密和常规加密结合起来使用，可以进一步加强加密性。本文分别用Logistic映射和Henon映射改造流密码RC4算法，构造新的加密算法，用改造算法产生的伪随机序列对BMP图像进行加解密，并对伪随机序列的加密效果进行分析。
　　本文主要研究工作包括：
　　研究了流密码RC4算法，并对其产生的序列进行性能分析；
　　研究了两种混沌映射Logistic映射和Henon映射；对产生的混沌序列进行分析，并研究了其混沌吸引子的特征；
　　研究了用Logistic映射和Henon映射分别改造流密码RC4算法，构造新的加密算法，并对改造算法产生的序列进行性能分析；研究了改造算法的吸引子的特征，并用matlab仿真实现；
　　实现了基于混沌映射的RC4算法的文件加密系统，并对加密系统性能进行分析，验证了本文提出的改造算法的可行性和实用性。

目录

混沌映射与流密码相结合的加密算法研究

DESIGN OF CHAOTIC STREAM CIPHER BASEDON LOGISTIC MAPPING

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容和论文的组织结构

第2章 流密码与混沌映射

2.1 密码学

2.1.1 密码学相关概念

2.1.2 分组密码与流密码

2.1.3 伪随机序列

2.1.4 图像加密技术

2.1.5 BMP图像文件介绍

2.1.6 BMP文件结构

2.2 流密码

2.2.1 流密码原理

2.2.2 RC4算法

2.3基于流密码的图像加密

2.3.1 RC4算法图像加密流程

2.3.2流程图

2.4 混沌动力学基础

2.4.1 混沌理论的历史回顾

2.4.2 混沌的定义

2.4.3 混沌运动的特征

2.4.4 典型的混沌映射

2.5 本章小结

第3章 基于混沌映射的RC4算法的设计与实现

3.1混沌密码方案

3.2混沌序列性能分析

3.3基于混沌映射的流密码算法设计与实现

3.3.1 混沌映射与传统加密的常规结合方法

3.3.2 基于混沌映射的RC4算法

3.4基于Logistic映射的RC4算法

3.5基于Henon映射的RC4算法

3.6本章小结

第4章 系统设计与实现和实验分析

4.1 系统的设计与分析

4.1.1 系统的体系结构

4.1.2 数据库设计

4.2系统主要功能模块

4.2.1 系统登录模块

4.2.2 文本加密模块

4.2.3 图像加密模块

4.2.4 语音加密模块

4.3实验分析

4.3.1 序列性能分析

4.3.2 序列仿真实验

4.3.3 加密时间分析

4.3.4 实验结果分析

4.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢

个人简历