作者:
邓绍江
关键词:
信息安全；密码学；混沌系统；流密码；分组密码；图像加密；单向散列函数
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,作为新的密码技术——数字混沌密码技术已引起了国内外学者浓厚的兴趣和广泛研究。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。同时研究也发现,传统的密码方法中也存在着与混沌的联系。由于越来越广泛使用的图像、多媒体信息,因其数据量大、冗余度高,已给传统密码提出了挑战,然而混沌密码在多媒体信息的加密上体现了强大的优势。 本论文首先介绍了混沌理论的发展、混沌理论的基础知识和相关理论。从混沌流密码和混沌分组密码的角度讨论了混沌和密码学之间的关系。着重研究了混沌Hash 算法、基于搜索机制的混沌密码和基于混沌的图像加密,取得了以下主要成果: (1) 研究了混沌映射和密码变换之间的关系,特别是对混沌伪随机二值序列和混沌伪随机数的产生方法进行了研究。介绍了四类混沌伪随机二值序列产生方法, 并作出了详尽的分析。 (2) 尝试新的Hash 函数构造方法,分析了混沌映射用于构造单向Hash 函数的优点,提出了基于Logistic 映射的单向Hash 函数构造方法,该方法实现了任意长度原始文本单向Hash 为128 比特的Hash 值。通过详细的分析表明:该方法实现简单,对初值敏感性高,具有很好的单向Hash 性能。 (3) 在混沌密码的研究中,M.S.Baptista 和E.Alvarez 提出的基于搜索机制的混沌密码得到了广泛的研究,许多人提出了修改,本文在分析K.W.Wong 和李树钧对M.S.Baptista 方案修改的基础上提出了新的修正方案。同时,本文在分析汉字区位码特点的基础上,结合M.S.Baptista 的基于搜索机制的混沌密码方案,提出了基于搜索机制的混沌汉字加密方案。 (4) 针对混沌密码在图像加密的优势,对混沌图像加密技术做了重点的研究。研究了一维混沌映射、二维混沌映射和三维混沌映射产生图像置乱矩阵的方法,该方法能够将原始图像变成面目全非的杂乱图像,从而保护了数字图像的真实内容。在一维混沌的应用上,提出了用多个一维混沌系统产生图像置乱矩阵的方法,该方法速度快、置乱效果好。在二维混沌的应用上,在分析Baker 映射在图像加密中优点的基础上,提出了用混沌系统实现图像的分块方案,并作了详细的分析,研究表明此方案密钥空间大、加密强度高。在三维混沌的应用上,本文提
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