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基于盲源分离不确定性的脑电信号快速混沌加密算法的研究及应用

作　者: 马昊玉
导　师: 胡斌
学　校: 兰州大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 普适计算加密技术混沌保密通信盲源分离的不确定性脑电波
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 36次
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内容摘要

随着普适计算和生物医学信号技术的发展,基于生物电信号分析的普适应用开始逐渐成熟,这使得对生物信号数据进行隐私保护的重要性凸显了出来。传统密码技术需要依靠大量复杂的计算以保证安全性,存在着运行速度慢、资源消耗大等问题,不能符合普适计算微型化、无线化及普遍化的原则对算法提出的高速低占用的要求。本文通过牺牲算法的泛用性,针对脑电信号所具有的独特性质,以混沌掩盖技术为基础,利用数字信号处理领域的盲源分离的不确定性这一重大理论难题,提出了一种对脑电信号的快速混沌加密算法,并就其应用方案做了介绍。对算法的安全性分析和工程模拟的结果显示,本文所述算法在对抗传统密码分析的四种经典攻击模式、针对伪随机数生成器的攻击以及利用数字信号处理的攻击时具有良好的安全性。而算法与两种经典分组密码——DES,AES与IDEA的计算复杂度对比实验也显示,本文所述算法的运行时间大约是DES算法运行时间的21.82%,AES的9.15%,和IDEA算法的17.14%,其运算速度显著高于上述加密算法。通过对普适计算下脑电加密算法的研究,本文提出了通过牺牲加密算法泛用性,严格限制其应用范围,以获取安全性和运行速度双赢的理念,为普适计算下的安全技术研究提供了一个新的思路。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章引言  7-12
  1.1 脑电信号加密的研究背景及意义  7-8
  1.2 相关研究现状  8-9
  1.3 普适计算下的数据加密所面临的问题  9-10
  1.4 论文的主要内容及组织结构  10-12
第二章算法的理论基础  12-19
  2.1 混沌及混沌保密通信  12-15
    2.1.1 混沌掩盖  13-14
    2.1.2 混沌扩频  14
    2.1.3 混沌参数调制  14
    2.1.4 混沌键控调制  14-15
  2.2 Shannon理论与选择性加密  15-16
  2.3 盲源分离的不确定性  16-17
  2.4 基于盲源分离的不确定性的数字混沌掩盖算法的设计思想  17-19
第三章针对脑电波的混沌加密算法设计  19-27
  3.1 算法结构描述  19-25
    3.1.1 频谱覆盖方案  19-21
    3.1.2 掩盖信号生成算法  21-24
    3.1.3 算法的加密与解密过程  24-25
  3.2 加密算法的一个应用方案：自动睡眠分析系统  25-27
第四章算法的可用性和安全性分析  27-38
  4.1 密码体制与伪随机数生成器的安全性准则  27-28
  4.2 算法的安全性基础及安全分析  28-31
    4.2.1 针对唯密文攻击的安全性  28-29
    4.2.2 针对已知明文攻击的安全性  29-30
    4.2.3 针对选择明文攻击及选择密文攻击的安全性  30
    4.2.4 算法被看作伪随机数生成器时的安全性  30
    4.2.5 对抗数字信号分析方法的安全性  30-31
  4.3 模拟验证及结果  31-38
    4.3.1 算法加密/解密过程及初值敏感性模拟  32-33
    4.3.2 算法对脑电信号特征隐藏能力验证  33-35
    4.3.3 算法对抗自适应滤波器分析的模拟  35
    4.3.4 算法运行时间对比模拟  35-38
第五章结论与展望  38-40
参考文献  40-43
在学期间的研究成果  43-44
致谢  44

基于盲源分离不确定性的脑电信号快速混沌加密算法的研究及应用

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