基于保守混沌的序列密码研究

摘要

随着网络技术的发展和信息交换的日益频繁，信息安全技术的研究变得越来越重要。密码学发展几千年来，在社会上应用非常广泛，20世纪80年代，非线性混沌理论开始发展并且日益壮大。混沌作为一种特有非线性现象，有许多值得利用的性质，如具有良好的伪随机特性、轨道的不可预测性、对初始状态及结构参数的极端敏感性等一系列优良特性，这些特性与密码学的许多要求是相吻合的。这使得混沌密码学研究得到了广泛关注。由于越来越广泛使用的信息传递，因其数据量大、冗余度高，已经给传统密码提出了挑战，而混沌密码在信息的加密上体现了强大的优势。作为新的密码技术--数字混沌密码技术在国内外学者中有了深入的研究，将混沌系统用于信息安全领域可以得到很好的保密效果。
　　 论文首先介绍了混沌理论的发展、混沌理论的基础知识和其相关的特性，并就课题研究的对象保守混沌系统standard映射做了简单的性能测试，为后面设计加密算法打下基础。接着就密码学的有关知识也做了简单的介绍，指出了保守混沌和密码设计相结合的设计思路和方法。本文所做的主要工作包括：
　　 (1)文章中提出了一种基于搜索机制的混沌密码--使用保守混沌系统来改进的Baptista算法，加密过程中对混沌系统计算初值引入了适时更新。理论分析与仿真实验表明，这种基于保守混沌系统的Baptista算法具有较好初值敏感性，加密所得密文分布均匀，且算法实现简单，安全性高。
　　 (2)提出了一种基于S盒的多混沌序列密码算法，利用保守混沌映射生成S盒，并用Logistic映射生成初始密钥流序列，利用S盒的置乱作用对密钥流的进行置乱，最后将处理过的密钥流应用于文本加密。仿真实验中，对最终置换得到的密钥流序列进行了自相关性、互相关性的计算，对长度较长的密钥流进行了频数统计，并就算法的密钥空间、时间和空间复杂度做了讨论，证明算法具有较高的可行性。