【摘要】：混沌密碼學(xué)作為一門混沌理論與密碼學(xué)交叉融合的學(xué)科,經(jīng)過國(guó)內(nèi)外學(xué)者們近30年的研究和探索,已經(jīng)在圖像加密、Hash函數(shù)、數(shù)字水印等信息安全領(lǐng)域取得了一定的成果。但相比于傳統(tǒng)密碼學(xué),混沌密碼學(xué)目前還處于發(fā)展初期,離成熟的實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離,相關(guān)的理論研究尚不成熟,也鮮有普遍接受的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。如何設(shè)計(jì)一個(gè)安全高效的混沌密碼系統(tǒng)并將其具體應(yīng)用依然是當(dāng)今熱點(diǎn)研究課題之一。為此,本論文進(jìn)一步研究高維混沌流密碼的設(shè)計(jì)、分析及應(yīng)用,具體工作如下:1.提出了一種基于混沌的兩級(jí)視頻加密算法,并在ARM平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。首先,構(gòu)造一個(gè)在整數(shù)范圍[1,N-1]內(nèi)滿足1-1滿射的8維離散時(shí)間混沌映射,將其用于對(duì)每幀視頻的像素位置進(jìn)行置亂加密;然后,設(shè)計(jì)一個(gè)用于對(duì)RGB三基色像素值加解密的8維離散時(shí)間超混沌系統(tǒng);最后,在ARM嵌入式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)包括發(fā)送端、接收端和實(shí)際信道傳輸在內(nèi)的整套視頻保密通信系統(tǒng),并給出相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和安全性能分析結(jié)果。2.提出了一種多用戶視頻混沌保密通信方案并在智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)。在發(fā)送端,通過嵌入混沌加密算法到MJPG-steamer源碼中實(shí)現(xiàn)加密和壓縮編碼的同時(shí)進(jìn)行。然后,將加密和壓縮編碼后的視頻數(shù)據(jù)通過無線遠(yuǎn)距離傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)客戶端。最后,在運(yùn)行Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)客戶端,實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的解壓縮和解密。實(shí)驗(yàn)表明,這可作為混沌保密通信未來在智能手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備上實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)很好范例。3.研究了一種基于明文信息塊控制的單向混沌Hash函數(shù)構(gòu)造方法。該方法由以下三個(gè)步驟組成:(1)針對(duì)八維離散時(shí)間超混沌系統(tǒng),分別設(shè)計(jì)一個(gè)常參數(shù)標(biāo)稱矩陣和一個(gè)變參數(shù)標(biāo)稱矩陣;(2)將輸入的明文信息塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換,作為混沌系統(tǒng)標(biāo)稱矩陣元素之間切換的切換矩陣;(3)用混沌系統(tǒng)的迭代輸出值計(jì)算出Hash值。數(shù)值仿真結(jié)果證明該方法的可行性和有效性。4.分析了一種混沌自同步流密碼算法的安全性能。根據(jù)選擇密文攻擊,在不變常數(shù)密文的驅(qū)動(dòng)下,該混沌系統(tǒng)的解密混沌迭代方程退化為線性迭代方程,并很快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。為此,提出一種基于選擇密文攻擊的單密鑰破譯算法,首先利用多幀選擇密文獲取對(duì)應(yīng)的多組明密文對(duì),然后利用其中一組明密文對(duì)獲取單個(gè)密鑰可能取值的集合,最后在該集合中找出能同時(shí)滿足多組明密文對(duì)的唯一元素,該元素即為密鑰的估計(jì)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在只有一個(gè)密鑰未知而其它密鑰均已知的條件下,提出的破譯算法能將大部分密鑰分別準(zhǔn)確地破譯出來,證明明了提出破譯算法的有效性。5.提出了一種針對(duì)采用混沌變量的低8位加密并且將密文反饋到混沌系統(tǒng)中的八維自同步混沌流密碼的分析方法。首先,根據(jù)已知明文攻擊和分別征服攻擊,通過適當(dāng)設(shè)置64種不同的初始條件,能將參數(shù)a1i,a2i,a3i(i = 1,2…,8)破譯出來;然后,結(jié)合選擇密文攻擊和分別征服攻擊,選取密文全部等于“0”,使得原混沌方程退化為線性方程,通過設(shè)置適當(dāng)?shù)某跏紬l件,只需4次迭代運(yùn)算,便可破譯出參數(shù)a4i,a5i,a6i,a7i,a8i(i = 4,5,6,7,8)。最后,在原有混沌密碼算法的基礎(chǔ)上,有針對(duì)性地提出了改進(jìn)型方案,并對(duì)其安全性能進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN918.1
【圖文】：

圖１－３位置置亂與混沌流密碼相結(jié)合的加密算法模型逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ邋ｃｏｍｂｉｎｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｃｈａｏｔｉｃ邋ｓｔｅａｍ邋ｃｉｐｈｅｒ逡逑與混沌同步密碼算法相比，混沌自同步流密碼算法能使得加密端和解密端混沌迭逡逑代方程實(shí)現(xiàn)自同步，保證誤差的有限傳播，因而更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。而在加密模型逡逑中用到的混l枺鞠低秤剎捎玫臀齏肯低橙紓裕澹睿粲成�、｝x澹睿錚鈑成浜停蹋錚紓椋螅簦椋閿成淶儒義瞎傻講捎酶呶煦縵低場(chǎng)Ｔ蛟謨冢臀煦縵低車畝ρХ匠討薪鲇校齷蟶馘義希村義

本文編號(hào)：2794365