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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。