基于耦合Logistic映射的伪随机位发生器及其在混沌序列密码算法中的应用

1.引言 近年来,混沌密码学得到了大量的研究,各种混沌加密算法的设计方案不可胜数,其中大多数混沌加密系统基于离散时间、离散值系统.由于连续值系统定义在连续域上,使得一些传统密码学技术(如Shannon熵)不能直接推广到这种系统,再加上性能分析和实现上的复杂性,人们对连续值系统的研究还较少[6].目前,混沌密码系统主要有两种类型:混沌序列密码和混沌分组密码.

基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法

目的为了解决当前混沌图像加密技术忽略了随机序列产生的时间延迟现象,且难以克服其自身迭代的周期性,使其序列的自相关性不理想,导致密文安全性不佳等问题。方法引入级联耦合混沌半导体环形激光器,设计基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法。首先引入SHA-256散列函数,利用明文像素值,生成一个256位的密钥,并将其分割为一系列的8位子密钥;利用这些子密钥来计算Logistic-Sine复合映射的初始条件,以输出一组随机序列;根据混沌序列,定义像素交叉互换机制,对输入明文进行预处理,消除相邻像素之间的相关性;基于级联耦合混沌半导体环形激光器,充分利用其自身的时间延迟与交叉反馈的特性,设计物理随机位生成器,以同步输出考虑时间延迟的控制矩阵与随机位流;将Logistic-Sine复合映射输出的混沌序列转换为一个过渡矩阵,联合控制矩阵,定义像素混淆机制,彻底改变明文的像素位置;最后,利用随机位流,设计像素联系扩散函数,改变图像的像素值。结果实验结果显示,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与鲁棒性,能够有效抗击明文攻击,相应的密文熵值约为7.9958,且NPCR(7)Number of Pixel Change Rate(8)、UACI(Unified Average Changing Intensity)分别为99.50%、33.46%。结论所提加密算法具有较高的安全性和抗攻击能力,能够安全保护图像在网络中传输,在信息防伪等领域具有较好的应用价值。

一种提高链路层加密比特流识别率的新方法

为识别链路层比特流是否加密,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,利用随机性检测的方法对加密比特流进行识别。在不同比特流长度条件下对四种典型随机性检测方法的识别率进行了比较研究。针对用户数据对未加密比特流识别率影响较大的问题,提出了基于分块游程检测及块内码元频数方差的用户数据起始位估计方案,并对提出的方案进行了评估。实验结果表明,提出的方案可显著将剔除用户数据后的未加密比特流识别率由41.23%提高到92%以上。

一种真随机比特流发生器

针对现有高质量随机序列生成方法速度慢、效率低,无法满足信息安全系统需求等问题,提出一种真随机比特流发生器,该比特流发生器电路简单,便于集成化,并采用多路噪声提取方法,进一步增加了输出比特流的随机性,产生的随机数据在进行后处理前就具有良好的统计特性。目前,方法已经获得国家专利,专利号:201020202483.0。

随机性检测方法在加密比特流识别中的应用研究

为识别链路层加密比特流,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,对4种典型的随机性检测方法在比特流长度不同时的识别率进行了比较研究.针对块内最长游程检测过程中出现的比特流尾部比特位不能构成完整子块的问题,提出了2种可行的处理方案.通过对块内最长游程检测门限值函数的研究,基于参数优化的方法改进了块内最长游程的检测方案,在一定程度上提高了识别率.最后,以某无线网络链路层加密比特流为识别对象,对提出方案的有效性进行了验证.

线性移位寄存器在图像加密中的应用

图像加密技术作为数字信息保护的一种有效手段,随着信息技术的发展,人们对其安全性的要求越来越高。讨论了关于线性移位寄存器(LFSR)在图像加密中的应用。本算法先采用LFSR算法产生伪混沌比特密钥流,将该密钥流作为随机值映射算法和加密算法的初始参数。随机值映射算法取其中较高位的密钥流,生成置乱序列用于图像像素的位置置乱。另一组密钥流作为加密序列可对图像的像素值进行加密。实验结果表明该方法运算速度快,通过随机值映射算法产生的伪随机置乱和加密序列具有很强的可操作性、保密性,而且截取伪混沌比特密钥流的位数也可作为密钥存在。