[发明专利]基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法

权利要求书

1.基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法,其特征在于，方法包括如下步骤：

步骤S1：构建自同步非线性数字滤波器混沌加密系统；

步骤S2：将用户报文转换为应答器的传输报文；

步骤S3：根据系统的状态，对用户应答器的传输报文进行加密设置；

所述步骤S3的具体步骤为：

步骤S31：设置系统初始状态{Y(-3),Y(-2),Y(-1)}，选出初始密钥Key，Key的取值范围为(0,2⁶⁴)；

步骤S32：根据Y(i-3)即三个时刻之前的密文，计算出对应的系数{C_m1,C_m2}，从而选择本时刻用来加密的非线性数字滤波器子系统，其中，Y(i-3)表示三个时刻前的密文；

步骤S33：根据计算出的加密的非线性数字滤波器子系统，计算出加密报文Y(i)，

其中，p＝(C_m1×key)mod(2⁶⁴)，表示复合运算，C_mn表示Y(i-3)对应的系数组，X(i)表示明文，Y(i-n)表示n个时刻前的密文值，S^p表示S盒的P次迭代；

步骤S34：将得到的密文值传输到车载设备BTM系统中，更新系统状态，进行下一组报文的加密；

步骤S4：利用车载BTM对加密后的传输报文进行解密，结束程序。

2.根据权利要求1所述的基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法,其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：

步骤S11：计算满足Kellber条件和熵准则的非线性数字滤波器系数组；

步骤S12：将系数组随机排序后形成有序的非线性数字滤波器子系统。

3.根据权利要求2所述的基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法,其特征在于，所述步骤S12的滤波器切换为：

使用三个时刻前的密文进行取模的计算方式进行系数组的选择，即系数组{C_m1,C_m2}中m的计算方法为：

m＝Y(i-3)mod64

其中，Y(i-3)表示三个时刻前的密文,mod表示取模运算。

4.根据权利要求1所述的基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法,其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：

步骤S21：将报文的二进制序列b_n-1b_n-2...b₀，n＝830或者n＝210，分为62比特长序列，如果报文的长度不够62比特，在每组后添加0补齐，对于长报文，其分组后为{b₈₆₇b₈₆₆...b₈₀₆,...,b₆₁b₆₀...b₀}，对于短报文，其分组为{b₂₄₇b₂₄₆...b₁₈₆,...,b₆₁b₆₀...b₀}；

步骤S22：在每组的最后添加00作为分组的验证码，对于长报文，其分组后为{b₈₉₅b₈₉₄...b₈₃₂,...,b₆₃b₆₂...b₀}，对于短报文，其分组为{b₂₅₅b₂₅₄...b₁₉₂,...,b₆₃b₆₂...b₀}。

5.根据权利要求1所述的基于自同步混沌密码的铁路应答器报文安全增强方法,其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为

步骤S41：利用车载设备BTM读入接收到的应答器加密报文，将系统初始密钥Key和系统初始状态{Y(-3),Y(-2),Y(-1)}作为解密的初始状态；

步骤S42：利用车载设备BTM判断应答器加密报文是否为长报文，若是，则从用户数据位开始读取896比特数据；若否则为短报文，则从用户数据位开始读取256比特数据；

步骤S43：利用车载BTM将读取的数据按照64比特一组进行解密，得到明文X(i)；明文X(i)解密计算如下

其中，p＝(C_m1×key)mod(2⁶⁴)，C_mn表示Y(i-3)对应的系数组；S^-p表示S盒的逆P次迭代；步骤S44：利用车载BTM在解密后对解密报文进行验证，校验其每组的后两位校验码是否为00，以此检验报文在传输过程是否被噪声干扰，若所有校验位均正确，则直接去掉校验位以及填充位，得到用户报文；若校验码出现错误，则对错误校验组别进行标记并对加密报文进行二次接收，对标记组别进行解密验证，接收到解密的报文若通过验证，则将标记组别覆盖并取消标记，否则，继续接收直至校验位均正确，之后去掉校验位以及填充位，得到用户报文，结束程序。