本文關(guān)鍵詞：非平穩(wěn)混沌序列密碼的理論與實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：非線性亂源是序列密碼體制建設(shè)的關(guān)鍵�；煦鐒�(dòng)力學(xué)特性與密碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的一致性使得混沌系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于構(gòu)造序列密碼所需要的非線性亂源。然而,在計(jì)算機(jī)等有限精度器件上實(shí)現(xiàn)的混沌系統(tǒng)(常被稱為數(shù)字混沌系統(tǒng))所呈現(xiàn)出的動(dòng)力學(xué)退化行為會(huì)對(duì)基于數(shù)字混沌系統(tǒng)的密碼體制構(gòu)成極大安全威脅,由此成為阻礙混沌密碼實(shí)用化進(jìn)程的一大屏障。為此,尋求解決數(shù)字混沌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)退化的方法,構(gòu)造有限狀態(tài)空間上的混沌系統(tǒng),是混沌密碼亟待解決的關(guān)鍵問題。 已有克服數(shù)字混沌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)退化的辦法多側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)某些統(tǒng)計(jì)特性的改善,無法產(chǎn)生具有密碼學(xué)期望動(dòng)力學(xué)性能的混沌輸出。有限狀態(tài)空間上已構(gòu)造的混沌模型大都沒有考慮在實(shí)際混沌保密應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)問題。此外,混沌系統(tǒng)的輸出常會(huì)攜帶系統(tǒng)特征,使得攻擊者可根據(jù)獲取的軌道信息對(duì)混沌系統(tǒng)進(jìn)行有效攻擊,進(jìn)而對(duì)所構(gòu)造的混沌密碼體制構(gòu)成安全威脅。為此,研究克服上述問題的理論與方法對(duì)混沌序列密碼具有重大科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 針對(duì)有限狀態(tài)空間上已有混沌模型存在的問題,本文借鑒基于追蹤控制的混沌反控制思想,采用基于事件驅(qū)動(dòng)的脈沖同步控制機(jī)制和時(shí)間滑動(dòng)窗的補(bǔ)償控制機(jī)制,建立一種雙向耦合的混雜混沌系統(tǒng)模型。采用相空間重構(gòu)的方法,將混雜模型中數(shù)字系統(tǒng)的相空間拓?fù)涞葍r(jià)地拓展為無限維度量空間,論證了其在Devaney意義下的混沌性。最后,對(duì)混雜混沌系統(tǒng)模型進(jìn)行了前端仿真、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 針對(duì)基于固定參數(shù)混沌的密碼體制存在安全隱患的問題,本文構(gòu)造了一種Devaney意義下的變參數(shù)混沌系統(tǒng),該系統(tǒng)中控制參數(shù)在離散的參數(shù)集中隨機(jī)性地跳變,參數(shù)的變換可視作有限群上的一種隨機(jī)游走。變參數(shù)混沌系統(tǒng)的輸出序列具有非平穩(wěn)統(tǒng)計(jì)特性,由此使得基于變參數(shù)混沌系統(tǒng)的序列密碼體制具有很高的安全性。 針對(duì)數(shù)字混沌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)退化現(xiàn)有解決方法存在的問題,本文首次借鑒混沌反控制的思想來解決數(shù)字混沌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)退化：根據(jù)微分中值定理和狀態(tài)反饋控制技術(shù),提出一種變參數(shù)控制方法,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字混沌系統(tǒng)的混沌化,并使其輸出具有密碼學(xué)期望的動(dòng)力學(xué)性能�；诖�,設(shè)計(jì)了一種具有良好隨機(jī)性的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；借鑒基于外反饋的混沌反控制思想,提出一種混合控制方法,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字混沌系統(tǒng)的混沌化,并使其輸出具有密碼學(xué)期望的動(dòng)力學(xué)性能。 在上述研究基礎(chǔ)上,基于數(shù)字混沌系統(tǒng)和模擬混沌系統(tǒng)的互補(bǔ)性,構(gòu)建了變參數(shù)混雜混沌系統(tǒng),論證了系統(tǒng)的混沌性和在噪聲環(huán)境下的同步魯棒性�；诖�,設(shè)計(jì)了一種非平穩(wěn)混沌序列密碼模型——變參數(shù)混雜混沌序列密碼,并在Cadence和FPGA上完成了其前端混合仿真。變參數(shù)混雜混沌系統(tǒng)的輸出序列具有的非平穩(wěn)性統(tǒng)計(jì)特性以及密碼體制輸出密鑰序列具有的高度非線性復(fù)雜性和隨機(jī)性,使得變參數(shù)混雜混沌序列密碼模型具有很高的安全性。上述研究的開展對(duì)混沌序列密碼的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：混沌 序列密碼 動(dòng)力學(xué)退化 非平穩(wěn) 混沌反控制 偽隨機(jī)數(shù)生成器
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O415.5;TN918.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 1. 緒論10-30
• 1.1 課題研究的目的和意義10-14
• 1.2 目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和存在的問題14-27
• 1.3 本文的研究技術(shù)路線和主要內(nèi)容27-28
• 1.4 本論文的課題來源及章節(jié)安排28-30
• 2. 有限狀態(tài)空間上混沌模型的構(gòu)造及實(shí)現(xiàn)30-47
• 2.1 引言30-31
• 2.2 混雜混沌系統(tǒng)模型31-42
• 2.3 混雜混沌系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)42-45
• 2.4 數(shù)值分析45-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 3. 變參數(shù)混沌系統(tǒng)47-59
• 3.1 引言47-48
• 3.2 變參數(shù)LOGISTIC映射48-51
• 3.3 動(dòng)力學(xué)性能分析51-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 4. 數(shù)字混沌系統(tǒng)的變參數(shù)控制方法59-85
• 4.1 引言59-60
• 4.2 變參數(shù)控制方法60-65
• 4.3 數(shù)值分析65-78
• 4.4 基于受控LOGISTIC映射的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器78-84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 5. 數(shù)字混沌系統(tǒng)的混合控制方法85-104
• 5.1 引言85-86
• 5.2 復(fù)雜度可控的混合控制方法86-89
• 5.3 數(shù)值分析89-100
• 5.4 基于受控LOGISTIC映射的PRNG100-102
• 5.5 本章小結(jié)102-104
• 6. 變參數(shù)混雜混沌序列密碼算法104-138
• 6.1 引言104-105
• 6.2 變參數(shù)混雜混沌源105-114
• 6.3 基于變參數(shù)混雜混沌源的序列密碼114-124
• 6.4 變參數(shù)混雜混沌序列密碼的性能分析124-137
• 6.5 本章小結(jié)137-138
• 7. 結(jié)束語138-142
• 7.1 本文的主要工作和結(jié)論138-140
• 7.2 存在的問題和今后的研究方向140-142
• 致謝142-143
• 參考文獻(xiàn)143-156
• 附錄1 作者在攻讀博士學(xué)位期間完成的科研成果156-158
• 附錄2 博士期間參與的課題研究情況158

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