[发明专利]基于低位迭代法和线性混沌遗传性的验证码并行产生方法

说明书

本发明公开了一种基于低位迭代法和线性混沌遗传性的随机验证码并行产生方法，可扩展精度线性迭代方程Lf具有类似遗传的新特性，其真实轨道的真值解的低位具有基本的结构特征，利用该新特性作为随机源，随机验证码的产生采用了并行设计方法，并行程序由主进程和从进程组成。其步骤为：MPI初始化后，主进程消息发送给每个从进程初始的参数集，接收数据接口的指令，控制从进程，消息接收从进程的计算结果。线性迭代方程Lf利用低位迭代法在从进程中进行计算。线性迭代方程Lf与非线性迭代方程比较，具有实现简单，运算速度快的优点；本发明的并行设计扩大了随机数产生空间，具有更高的安全性，能够有效地降低验证码请求的延迟服务时间。

技术领域

本发明涉及计算机信息安全和并行计算领域，尤其涉及一种基于低位迭代法和线性混沌遗传性的随机验证码并行产生的方法。

背景技术

本发明使用了混沌理论中可扩展精度线性混沌的新特性，并应用该特性在计算机信息安全领域产生随机验证码。因此，下文从验证码系统、可扩展精度混沌和低位迭代法以及线性混沌类似遗传的新特性几个方面来说明技术背景。

(一)验证码系统

验证码是网络终端或者移动终端等需要接入在线主控计算机系统时，以人工方式输入由系统发送给终端用户的验证信息，如果主控计算机系统确认是人工输入并且输入的验证信息正确，用户才可以登陆到在线主控系统进行操作。

验证码系统使用广泛。例子1：网上银行客户登陆到自己的账户进行查询等操作时，在登陆的主页上需要输入一串验证的字符或者数字等信息，输入正确之后才可以进入个人账户。例子2：在某些具有安全保护的邮箱服务网站，当用户第一次输入登录密码错误时，系统会提示用户输入一串验证码信息，如果正确才能顺利进入账户。例子3：铁路购票系统12306网站在进行查询等操作时，需要在线输入验证码，如果验证码输入正确，用户才能进行后续操作。

验证码系统的主要作用是保护在线主控计算机系统的安全和用户账号的安全。例如，验证码可以防止黑客等非法用户利用计算机程序进行暴力破解密码；黑客可以利用计算机程序自动接入在线主控计算机系统的用户登录页面，用计算机程序输入用户密码，如果没有验证码系统的保护，黑客可以利用计算机程序进行连续的密码输入测试，以达到暴力破解的目的。验证码系统可以防止恶意破解密码，保护用户密码的安全。此外，验证码系统可以防止黑客等非法计算机用户对网站的恶意破坏；验证码系统可以防止黑客利用计算机程序进行恶意的注册，防止论坛等灌水，以及防止黄牛进行抢票、刷票等非法操作。

由于验证码系统的保护作用，验证码系统也常常遭到来自黑客等的攻击。Google公司推出了No CAPTCHA reCAPTCHA的新版的验证码系统以取代被破解的CAPTCHA验证码系统。随着计算机技术的发展以及多核技术的普及，计算机的运算和数据处理能力获得了极大地提升。因此，很多验证码系统存在着诸多问题。以下介绍几个典型的例子。

例子A：很多验证码系统使用随机数进行验证。随机数由计算机程序产生，那么，有限的随机数是否可以满足在线主控计算机系统的验证码需求呢？以1天来计算，假如计算机每秒产生一个随机数，那么每天计算机会产生60(秒)*60(分钟)*24(小时)＝86400，理论上，每天计算机需要86400个验证码；而实际上，如果不是并行程序产生随机数，单核计算机程序由随机数发生器产生的验证码是连续产生的；在某一时间段，可以截获的验证码是连续的。因此，如果时间段很短，那么产生验证码的数量非常有限。如果选择特定的时间段，黑客利用计算机程序进行验证码系统攻击是很容易破解的。

例子B：一些验证码系统的随机数发生器所产生的随机数周期短，随机性不强，很容易被计算机程序破解，造成对在线主控计算机系统的威胁，导致网站被破坏。因此，随机源的选择对于验证码系统至关重要。

例子C：某些网站在一些特殊时期访问量剧增时，一些验证码系统难以快速应对客户端的请求响应，造成用户等待时间过长和延迟服务等问题。

(二)可扩展精度混沌和低位迭代法