[发明专利]一种中英文字符串的加密方法

摘要

本发明公开了一种中英文字符串的加密方法，包括如下步骤：将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据；然后利用混沌信号，对英文字符转换而成的数值序列进行双向扩散加密；接着利用混沌信号，对汉字转换而成的高位、低位数值序列进行置乱，并对置乱后的高位数值序列进行正向扩散加密、对置乱后的低位数值序列进行逆向扩散加密；再对中文标点符号转换而成的高位、低位数值序列进行混沌加密；最后进行数值与字符的转换，从而得到该段中英文字符串的加密密文。本发明利用混沌信号的密码特性，对中英文字符串转换而成的数值序列进行位置置乱、正向扩散、逆向扩散、判断性加密等组合运算，可抵抗已知/选择明文攻击，保证中英文字符串加密的安全性。

主权项

1.一种中英文字符串的加密方法，其特征在于，包括如下几个步骤：(1)转码：将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，得到英文字符转换而成的数值序列B＝{B₁,...,B_i,...,B_m}，中文字符转换而成的高位数值序列P1＝{P1₁,P1₂,...,P1_i,....,P1_l}和低位数值序列P2＝{P2₁,P2₂,...,P2_i,....,P2_l}，同时分别从高位数值序列P1和低位数值序列P2中取出汉字和中文标点符号转换而成的高、低位数值序列，得到汉字转换而成的高位数值序列中文标点符号转换而成的高位数值序列汉字转换而成的低位数值序列中文标点符号转换而成的低位数值序列其中所述中英文字符串的长度为L，数值序列B的长度为m，数值序列P1、P2的长度均为l，数值序列P11、P21的长度均为l₁，数值序列P12、P22的长度均为l₂，且L＝m+l，l₁+l₂＝l；(2)数值序列B的双向扩散加密：将数值序列B进行正向扩散加密后再进行逆向扩散加密，具体包括：1)进行数值序列B的正向扩散加密：利用外部加密密钥(α₁、β₁)，令初值x₁＝α₁和参数μ＝β₁+mod(sum(P1)/1000×l+sum(P2)/1000×l,4‑β₁)，对如下公式(1)所示的Logistics混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{x₁,x₂,...,x_i,...,x₂₀₁}，x_k+1＝μx_k(1‑x_k)    (1)令混沌信号初值y1₁＝x₂₀₁、和μ1＝β₁，对数值序列B＝{B₁,...,B_i,...,B_m}中每个元素B_i，其中i＝1,2,3,...,m，依次进行如下操作：S11.由混沌信号y1_i和参数μ1，对如公式(1)所示Logistics混沌系统进行单次迭代，得到混沌信号y1_i+1，同时对混沌信号y1_i+1按照如下公式(2)进行整数化处理，得到整数化处理后的混沌信号Y1_i，S12.利用整数化处理后的混沌信号Y1_i对数据B_i按照如下公式(3)进行正向扩散加密，得到正向扩散加密数据C1_i，其中，C1₀为正向扩散加密密钥，S13.比较i与m的大小，若i＜m，则根据正向扩散加密数据C1_i，对Logistics混沌系统的参数μ1按照如下公式(4)进行调整，然后转向步骤S11，若i＝m，则停止操作，得到正向扩散加密后的数值序列C1＝{C1₁,C1₂,...,C1_i,...,C1_m}；2)进行数值序列C1的逆向扩散加密：利用外部加密密钥(α₂、β₂)，令初值x₁＝α₂和参数μ＝β₂，对公式(1)所示的Logistics混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{x₁,x₂,...,x_i,...,x₂₀₁}，令混沌信号初值y2₁＝x₂₀₁、和μ2＝β₂，对正向扩散加密后的数值序列C1＝{C1₁,C1₂,...,C1_i,...,C1_L1}中每个元素C1_i，其中i＝1,2,3,...,m，依次进行如下操作：S21.由初值y2_i和参数μ2，对如公式(1)所示Logistics混沌系统进行单次迭代，得到混沌信号y2_i+1，同时对混沌信号y2_i+1按照如下公式(5)进行整数化处理，得到整数化处理后的混沌信号Y2_i，S22.利用整数化处理后的混沌信号Y2_i对数据C1_m+1‑i按照如下公式(6)进行逆向扩散加密，得到双向扩散加密数据C2_i，其中，C2₀为逆向扩散加密密钥，S23.比较i与m的大小，若i＜m，则根据双向扩散加密密文C2_i，对Logistics混沌系统的参数μ2按照如下公式(7)进行调整，然后转向S21，若i＝m，则停止操作，得到双向扩散加密后的数值序列C2＝{C2₁,C2₂,...,C2_i,...,C2_m}；(3)高、低位数值序列P11、P21的置乱：按照如下公式(8)计算，得到混沌序号抽取开始位和抽取间隔(M和N)，利用外部密钥(α₁、β₁、α₂、β₂)，令初值x₁＝mod(α₁+α₂,1)和参数μ＝(β₁+β₁)/2，对如公式(1)所示的Logistics混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{x₁,x₂,...,x_i,...}，从混沌序列中第M个元素开始每隔N个元素取1个，从而形成长度为l₁的混沌序列H1，从混沌序列中第N个元素开始每隔M个元素取1个，从而形成长度为l₁的混沌序列H2。然后将混沌序列H1按升序排序，根据序列H1排序前、后的位置变化置乱规则，对汉字转换而成的高位数值序列P11进行置乱，得到置乱后的数值序列并将混沌序列H2按降序排序，根据序列H2排序前、后的位置变化置乱规则，对汉字转换而成的低位数值序列P21进行置乱，得到置乱后的数值序列其中数值序列的长度均为l₁；(4)置乱后高位数值序列的正向扩散加密、低位数值序列的逆向扩散加密，具体包括：1)利用外部加密密钥(α₁、β₁)，令初值x₁＝α₁和参数μ＝β₁，对公式(1)所示的Logistics混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{x₁,x₂,...,x_i,...,x₂₀₁}，令混沌信号初值y4₁＝x₂₀₁、和μ4＝β₄，对置乱后的数值序列中每个元素其中i＝1,2,3,...,l₁，依次进行如下操作：S31.由初值y4_i和参数μ4，对如公式(1)所示Logistics混沌系统进行单次迭代，得到混沌信号y4_i+1，同时对混沌信号y4_i+1按照如下公式(9)进行整数化处理，得到整数化处理后的混沌信号Y4_i，S32.利用整数化处理后的混沌信号Y4_i对数据按照如下公式(10)进行正向扩散加密，得到正向扩散加密数据C3_i，其中，C3₀为正向扩散加密密钥，S33.比较i与l₁的大小，若i＜l₁，则根据正向扩散加密数据C3_i，对Logistics混沌系统的参数μ4按照如下公式(11)进行调整，然后转向S31，若i＝l₁，则停止操作，得到正向扩散加密后的数值序列2)利用外部加密密钥(α₂、β₂)，令初值x₁＝α₂和参数μ＝β₂，对公式(1)所示的Logistics混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{x₁,x₂,...,x_i,...,x₂₀₁}，令混沌信号初值y5₁＝x₂₀₁、和μ5＝β₅，对置乱后的数值序列中每个元素其中i＝1,2,3,...,l₁，依次进行如下操作：S41.由初值y5_i和参数μ5，对如公式(1)所示Logistics混沌系统进行单次迭代，得到混沌信号y5_i+1，同时对混沌信号y5_i+1按照如下公式(12)进行整数化处理，得到整数化处理后的混沌信号Y5_i，S42.利用整数化处理后的混沌信号Y5_i对数据按照如下公式(13)进行逆向扩散加密，得到逆向扩散加密数据C4_i，其中，C4₀为逆向扩散加密密钥，S43.比较i与l₁的大小，若i＜l₁，则根据逆向扩散加密数据C4_i，对Logistics混沌系统的参数μ5按照如下公式(14)进行调整，然后转向S41，若i＝l₁，则停止操作，得到逆向扩散加密后的数值序列(5)高、低位数值序列P12、P22的加密：利用外部密钥(α₁、β₁、α₂、β₂)，令初值x₁＝mod(α₁‑α₂,1)和参数对如公式(15)所示的Henon混沌系统进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，x_k+1、y_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，得到混沌序列{y₁,y₂,...,y_i,...,y₁₀₁,...}，从其第101个元素开始连续取l₂个元素，同时按如下公式(16)所示进行整数化处理，得到整数化处理后的混沌序列然后判断，如果P12_i＞162，则令加密后的高位数值序列C5中元素C5_i＝161，并设低位数值序列P22中元素P22_i进行如下公式(17)所示的加密，C6_i＝mod(P12_i+P22_i‑161‑Y6_i,93)+162    (17)否则，令加密后的高位数值序列C5中元素C5_i＝163，并设低位数值序列P22中元素P22_i进行如下公式(18)所示的加密，C6_i＝mod(P12_i+P22_i‑161+Y6_i,94)+161    (18)从而得到加密后的高位数值序列低位数值序列(6)转码：将英文字符转换并双向扩散加密的数值序列C2、汉字转换并置乱后的正向扩散加密数值序列C3和逆向扩散加密数值序列C4、中文标点符号转换并加密的数值序列C5和数值序列C6，分别进行数值与字符的转换，然后按照明文中原来中英文字符的位置进行整合，得到字符序列C，即为该段中英文字符串的加密密文，其中序列C的长度为且