基于數(shù)字混沌的加密算法和密鑰協(xié)商協(xié)議的研究.pdf

1、數(shù)字媒體的出現(xiàn)使得信息的存儲(chǔ)更加方便，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)則使得數(shù)字信息的傳播和應(yīng)用得到飛速的發(fā)展。在這樣的背景下，數(shù)字信息的安全問(wèn)題日益顯得重要。密碼學(xué)是信息安全的理論基礎(chǔ)，因此，對(duì)密碼學(xué)的深入研究是保障信息安全的重要手段。
　　基于非線性科學(xué)的混沌理論在密碼學(xué)方面的應(yīng)用是最近二十年來(lái)信息安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。混沌現(xiàn)象的普遍存在性以及混沌系統(tǒng)和傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)的相似性，使得混沌密碼學(xué)的研究日益倍受關(guān)注。提出了大量的基于混沌的加密算法

2、，同時(shí)也有很多學(xué)者對(duì)新提出的混沌加密方案進(jìn)行了深入細(xì)致的安全性分析。本論文在基于目前混沌密碼學(xué)界已經(jīng)取得的研究成果的基礎(chǔ)上，主要致力于數(shù)字混沌在文檔、圖像加密算法的設(shè)計(jì)和分析，以及基于數(shù)字混沌的密鑰協(xié)商協(xié)議的研究。
　　在本論文的主要貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面：
　?、?gòu)亩鄠€(gè)方面對(duì)混沌理論基礎(chǔ)作了詳細(xì)的論述。對(duì)基于混沌理論的密碼技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)分析。首先介紹了現(xiàn)代密碼學(xué)的概要，然后對(duì)比了混沌理論與密碼學(xué)的關(guān)系，接著系統(tǒng)介紹

3、了混沌流密碼、混沌分組密碼、混沌公鑰、其它的混沌密碼、基于混沌的圖像加密和基于混沌公鑰的密鑰協(xié)商。
　　②對(duì)Pareek等人提出的混沌加密算法進(jìn)行了分析和改進(jìn)。首先對(duì)Pareek算法做了一個(gè)統(tǒng)一化的描述，然后分析了它的幾個(gè)主要的安全脆弱點(diǎn)和一些冗余的操作步驟。在此基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)改進(jìn)的算法。在改進(jìn)的算法中，通過(guò)不同的方法修正了原算法的所有安全漏洞，而且摒棄了原算法中的那些冗余的操作步驟。
　?、厶岢隽艘环N新的基于TDCM的

4、文檔加密算法。通過(guò)對(duì)多維混沌映射的性質(zhì)和文檔加密的過(guò)程的分析，驗(yàn)證了多維混沌映射用于文檔加密的可行性和優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，提出了基于離散化的TDCM的對(duì)稱加密算法。算法使用了目前在混沌圖像加密中廣泛采用的三種 TDCM，即標(biāo)準(zhǔn)映射、廣義的貓映射、廣義的面包師映射。而且，本算法還成功地解決了傳統(tǒng)混沌文檔加密中遇到的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算問(wèn)題和使用TDCM作為圖像加密時(shí)碰到的原點(diǎn)問(wèn)題。
　　④對(duì)選擇圖像加密的概念、優(yōu)勢(shì)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和分析。將

5、目前選擇加密的工作歸納為幾個(gè)主要研究方向，簡(jiǎn)要介紹了各研究方向的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)其做了一些有指導(dǎo)性的性能評(píng)述。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的基于時(shí)空混沌的選擇圖像加密的算法。研究了基于位平面的選擇圖像加密算法的可行性。討論和驗(yàn)證了通過(guò)有選擇地加密若干個(gè)重要位的方式來(lái)保護(hù)整個(gè)明文圖像安全性的可行性。然后提出了基于CML的時(shí)空混沌系統(tǒng)的選擇圖像加密算法用于灰度圖和RGB彩色圖像的加密中。討論了加密強(qiáng)度的選擇和相應(yīng)的安全性，通過(guò)安全性分析，得出可以

6、選擇加密50％的數(shù)據(jù)而保護(hù)整個(gè)明文圖像的安全性的結(jié)論。
　?、莘治隽嘶?Chebyshev映射的密鑰協(xié)商協(xié)議的安全性。介紹了利用Chebyshev映射進(jìn)行密鑰協(xié)商的方法，闡述了肖迪等人提出的基于Chebyshev映射的可抵賴的認(rèn)證方案及其改進(jìn)的方案。我們對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行了安全性分析，提出了兩種攻擊方法。另外，我們對(duì)這類試圖提高 Chebyshev映射安全性的方法從原理上進(jìn)行了分析，指出該類改進(jìn)方法是冗余的。
　?、拮詈髮?duì)論文