[发明专利]一种密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法和系统

权利要求书

1.一种密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、明文和外部密钥经过哈希函数处理，分别获得明文和外部密钥的哈希值，其再经哈希函数处理获得内部密钥K₁、K₂、……、K_n、L₁、L₂、……、L_n；

S2、步骤S1中得到的L₁、L₂、……、L_n作为混沌映射的初始值产生映射序列，并且将其与原文数据流做异或运算；

S3、步骤S1中得到的K₁、K₂、……、K_n作为初始状态值触发n维超混沌系统产生随机混沌序列X、Y、Z、W，对DNA编码和加密进行动态控制；

S4、通过混沌序列X、Y来动态选取DNA的编码映射规则，通过混沌序列Z来动态选取DNA碱基配对的运算规则，通过混沌序列W来动态解码。

2.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S1中哈希函数包含SHA-512或SHA-256函数。

3.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S3采用Runge-Kutta算法求取超混沌序列。

4.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S3中DNA的编码是利用DNA的生物学特性A-T互补、G-C互补原则以及在二进制数中0、1互补原则实现的。

5.根据权利要求4所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S3中DNA的编码方法为：将两位二进制数用碱基表示，满足互补规则的DNA编码规则有以下八种：

规则1、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成A、C、G、T；

规则2、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成A、G、C、T；

规则3、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成C、A、T、G；

规则4、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成G、A、T、C；

规则5、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成C、T、A、G；

规则6、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成G、T、A、C；

规则7、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成T、C、G、A；

规则8、把相应的待编码二进制流00、01、10、11分别编码成T、G、C、A。

6.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S3中DNA加密是利用对碱基做加减法、异或运算实现的。

7.根据权利要求6所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S3的DNA加密运算规则为：

8.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S4中解码方式为将加密后的DNA序列转化成二进制流。

9.根据权利要求1所述的密钥与明文关联的混沌光通信系统加密方法，其特征在于，步骤S4中解码过程是加密的逆过程，解密运算中DNA加法和DNA减法规则互换，异或运算规则不变。

10.一种密钥与明文关联的混沌光通信系统加密系统，其特征在于，包括n维超混沌系统、哈希加密函数模块和DNA编码加密模块，用于实现权利要求1-9任一项的方法。