一种基于二维离散忆阻超混沌映射的增强型密钥扩展算法

密钥扩展在对称分组密码中起着重要的作用,但AES和SM4等串行密钥扩展算法是可逆且串行的,所生成的轮密钥之间缺少独立性.本文通过设计一个增强型密钥扩展算法生成期望数量的轮密钥,且满足不可逆性、并行性以及轮密钥之间的独立性.首先,通过在2维离散超混沌映射(2D-DCM)中添加一个忆阻器,构造一个基于忆阻器的2维离散超混沌映射(2D-MDCM),该映射的状态点在相空间中具有遍历性,在足够大的参数范围内具有良好的随机性.基于2D-MDCM设计一个强S盒,该S盒没有不动点、反不动点以及短周期环.利用混沌迭代的不可逆性以及S盒,设计一种不可逆的密钥扩展算法,该算法可以并行生成指定轮数且灵活长度的轮密钥,每轮轮密钥都可以由初始密钥独立生成.实验和分析结果表明,改进后的密钥扩展算法大大提高了初始密钥的安全性.

离散忆阻混沌系统的Simulink建模及其动力学特性分析

为拓广离散忆阻器的研究与应用,基于差分算子,构建了具有平方非线性的离散忆阻模型,并实现了Simulink仿真.仿真结果表明,设计的忆阻器满足广义忆阻定义.将得到的离散忆阻引入三维混沌映射中,设计了一种新型四维忆阻混沌映射,并建立了该混沌映射的Simulink模型.通过平衡点、分岔图、Lyapunov指数谱、复杂度、多稳态分析了系统复杂动力学特性.本文从系统建模角度出发,构建离散忆阻与离散忆阻混沌映射,进一步验证了离散忆阻的可实现性,为离散忆阻应用研究奠定了基础.

基于忆阻器神经网络和改进Logistic映射的图像加密法研究

针对目前图像加密方法中密钥值选择单一、混沌系统效率低等问题;提出了一种基于忆阻器神经网络和改进Logistic映射的图像加密算法.该算法引入指数函数对一维Logistic映射进行改进,选择忆阻器与Chebyshev混沌多项式结合作为激活函数的神经网络,将神经网络更新的权值均衡化后作为混沌系统的初始值;采用混沌系统获得替换索引矩阵,完成对图像像素级,以及bit级的置乱操作;使用两组随机序列对置乱后的密文进行两轮方向相反扩散操作,完成图像加密.神经网络中的权值作为混沌系统的初始值选择与更新的密钥源,生成的混沌序列经NIST等检验证明了其具有较好的随机性;安全性分析表明该算法密钥空间大,并且可以抵抗统计分析攻击,具有较高的安全性.