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基于污染的混沌序列密码及Hash函数研究

作　者: 李占梅
导　师: 王丽燕
学　校: 大连大学
专　业: 应用数学
关键词: 混沌 密码学 加密算法 Hash函数
分类号: O415.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


在信息时代的今天，人们一方面享受着获取信息资源的高速、便捷，另一方面也面临着自身信息的安全泄漏等问题．提高信息在传输与保存时的安全性已成为学术界和企业界研究的热点问题，而密码作为信息保密的一个关键环节，如何提升密码技术，使得密码技术更安全、高效、可靠显得迫切而重要．混沌和密码学之间天然的联系和结构的相似性，使得将混沌理论应用于密码学中取得了非常好的加密效果．目前，在已有的大量混沌加密算法的研究报告中指出，利用单一混沌映射实现的加密算法的混沌序列易被破解，因此，需要提出安全性能更高的加密算法．本文主要致力于对基于混沌理论的加密算法和Hash函数构造的研究，并进一步尝试将其应用于信息安全领域中．在本论文中完成了以下的工作：第一章，简要介绍了混沌密码学的研究背景和意义，当前国内外混沌加密和混沌Hash函数构造算法的研究现状．第二章，对混沌理论的基础和混沌密码进行了介绍．主要简要介绍了混沌的定义和混沌运动的特征；归纳总结了混沌研究所需要的判断依据和准则；密码学基本知识和混沌与密码学关系．第三章，提出污染混沌动力系统的概念，并提出一种基于污染混沌动力系统的加密算法，通过计算机模拟实验对本算法进行安全实验分析，实验结果分析表明，该算法加密效果良好，具有安全、实用、高效的特性，密钥、明文和密文之间关系均十分敏感，而且密文和明文的相关度很小，具有较高的安全保密性．第四章，提出了一种基于污染混沌动力系统的Hash函数构造算法.本文中的污染混沌动力系统以一维Logistic混沌映射和分段线性混沌映射构造为例，通过实验数据分析及仿真表明，本算法所构造的污染混沌动力系统的Hash函数具有良好的随机性和抗碰撞性，该算法可以满足所有强大的Hash函数的各项性能要求．第五章，对全文进行了总结，并对研究工作进行了展望．

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 课题研究的背景及意义  11
  1.2 混沌加密的研究现状  11-13
  1.3 本论文的主要研究工作  13
  1.4 本论文的组织结构  13-15
2 混沌密码学基础  15-30
  2.1 混沌理论基础  15-21
    2.1.1 混沌的定义  15-16
    2.1.2 混沌的运动特征  16
    2.1.3 混沌的判据与准则  16-18
    2.1.4 几类典型的混沌系统  18-21
  2.2 密码学基础  21-23
    2.2.1 密码学的概念  21-22
    2.2.2 密码系统的分类  22-23
  2.3 混沌学与密码学的关系  23
  2.4 混沌序列密码  23-27
    2.4.1 序列密码原理  23-24
    2.4.2 常见的生成序列密码简介  24-27
    2.4.3 混沌序列密码  27
  2.5 基于混沌的 Hash 函数  27-29
    2.5.1 Hash 函数  27-28
    2.5.2 基于混沌的 Hash 函数  28-29
  2.6 本章小结  29-30
3 基于污染混沌动力系统的序列密码算法  30-42
  3.1 污染混沌动力系统  30-34
    3.1.1 污染混沌动力系统的定义  30-31
    3.1.2 污染混沌映射实例探究  31-33
    3.1.3 加密思想设计  33-34
  3.2 加密与解密算法步骤  34-35
  3.3 算法仿真  35-36
  3.4 安全性分析及相关检验  36-41
    3.4.1 均匀分布特性  36-37
    3.4.2 相关性分析  37-39
    3.4.3 频率测试  39-40
    3.4.4 灵敏度分析  40
    3.4.5 平衡度检验  40-41
    3.4.6 密钥空间分析  41
  3.5 本章小结  41-42
4 基于污染混沌动力系统的 Hash 函数研究  42-51
  4.1 算法描述  42-43
  4.2 性能分析  43-50
    4.2.1 文本仿真  43-46
    4.2.2 混乱与扩散性质统计分析  46-47
    4.2.3 抗碰撞分析  47-48
    4.2.4 密钥安全性分析  48
    4.2.5 算法分析  48-49
    4.2.6 密钥空间分析  49
    4.2.7 和其他算法的比较  49-50
  4.3 本章小结  50-51
5 总结与展望  51-53
  5.1 总结  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  57-58
致谢  58

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 理论物理学 > 非线性物理学 > 混沌理论
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