[发明专利]基于多个混沌系统的密码处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密码系统。

背景技术

随着密码分析学的不断发展，攻击方案的不断改进和计算机技术的日益更新，许多传统的加密方法已显得容易被攻破。如广泛使用的m-序列，只需知道2n个比特(n为寄存器的级数)的码元就能破译该系统；美国的加密标准DES(56比特)已经于1997年6月17日被攻破；2005又报道在商业应用中及其广泛的hash散列算法MD5和SHA1已被成功的攻击；另，信息产品消费的多样化和对其安全性的要求越来越高，信息安全领域急切希望拥有更安全、实现方便、有效的信息保护手段。随着基础理论和科学技术的不断发展，目前一些新兴非传统的方法进行信息加密与隐藏的方法得到充分的重视和大量的研发投入，其中基于混沌的密码设计就是被采纳和受到广泛研究的方法之一。

混沌系统动力学行为极其复杂，难以重构和预测，这一方面适于将其应用于密码系统设计，但这种复杂性也导致对基于混沌的密码系统的安全性难于精确评估，相当一部分已经公开发布的基于混沌的密码算法都被证明不安全，如Alvarez E在《physics letter A》上发表的算法“New approach to chaotic encryption”,Wong KW在《Computer Physics communication》上发表的“A modified chaotic cryptographic method”，N.K.Pareek在《Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation》上发表的“Cryptography using multiple one-dimensional chaotic maps”等，被Alvarez G、韦军、陈勇等在相应期刊上发表了攻击方法。基于混沌的加密一般都通过混沌迭代得到混沌轨道，根据该轨道在不知道混沌系统控制参数情况下数学证明的不可预测性，用轨道上的某些混沌状态相关数据对明文进行掩盖来完成数据加密，每加密一个明文字符所需要的迭代次数就至关重要，直接关系系统的安全与效率，为了系统的安全，很多基于混沌的算法往往不加证明或实验地设置一个较大数，导致系统低效的同时，安生性也无坚实的理论依据。

整个说明书对背景技术的任何讨论，并不代表该背景技术一定是所属领域技术人员所知晓的现有技术；整个说明书中的对现有技术的任何讨论并不代表认为该现有技术一定是广泛公知的或一定构成本领域的公知常识。

发明内容

本发明意在提供一种基于多个混沌系统的密码处理方法，是具有高安全和高效率的对称加密技术。

本方案中的基于多个混沌系统的密码处理方法，包括多个可相互扰动的混沌系统和控制参数表，控制参数表中包括有控制参数，加密方法为混沌系统每加密数个明文就变换一次控制参数，混沌系统每迭代数次做一次加密动作，解密方法为加密方法的逆向处理。

本方法可以基于计算机系统实现。

在上述主要方案中，解密方法与加密方法的处理方向相反。参数表中所列参数应该使混沌系统有优良的混沌动力学行为。

混沌系统的动力学行为极其复杂，难以重构和预测。一般的混沌系统都具有如下基本特性：确定性、对初始条件的敏感性、混合性、快速衰减的自相关性、长期不可预测性和伪随机性，这些基本特性同密码学的基本要求(混乱和扩散)相一致。从数学的角度总体上论证了基于混沌的动力学特性设计密码系统的可性性，因此，我们的加密系统可借助混沌的动力学行为来实现。

为了设计高安全高效率的密码系统，吸取已发表的基于混沌的密码系统设计的理论、经验和教训非常必要，包括：

经典的混沌理论中，所有的动力学系统都是定义在连续域上的，当在计算机中模拟混沌时，由于精度问题，不可避免地会带来量化误差，导致数字化混沌的动力学特性退化。在还没有理论对混沌的动力学退化给出精确的描述的情况下，适时地给拟混沌轨道一个扰动是目前工程中解决退化问题的一种被实践证明有效的办法，为此，在本发明中，包含两个混沌动力学系统，它们每迭代一定次数就会相互影响，且两个混沌系统的控制参数也会改变，达到扰动、混乱、扩散的功能。

设计出一种基于混沌的高安全高效率密码系统，为各类需要信息安全保护的用户提供又一种有益的选择。本发明所述的密码系统，每迭代数十次做一次加密操作，与其它已发表的基于混沌的密码系统那样相比较，它们通常需要用到查找表，且每做一次加密操作通常需要迭代100多次，有明显的效率优势。