基于混沌理论的动态密钥加解密算法

摘要

随着计算机技术和互联网络的迅猛发展，信息安全己成为人们关注的焦点，是信息化建设进程中具有重大战略意义的问题，也是当今世界的研究热点和难点。
　　 加密是实现网络信息安全的核心技术。当前，各种加密算法层出不穷，其中混沌加密以其在密码学和信息安全领域良好的应用前景备受青睐，展现出蓬勃发展的势态。
　　 混沌思想源远流长，但将混沌用于加密却是上世纪90年代的事情。由于混沌序列具有类随机性、对初始条件极度敏感性、遍历性和非周期性等特点，展现出优良的密码学性能。DES是现代密码学中分组密码的典型代表，被广泛应用于政府、金融財政等重要机构。DES虽然由于密钥空间太小最终在穷举密钥攻击下被破译，由于其深厚的社会基础和商用资源，提高其安全性能仍然是人们热衷研究的一项工作。
　　 本文结合混沌理论、神经网络理论、DES加密算法、生物DNA重组技术等相关理论的研究成果，设计了两种新的动态密钥加解密算法。通过混沌映射或者混沌神经网络产生混沌序列，重组后作为DES算法的动态密钥，每加密一组明文变换一次密鈅，实现“一次一密”加密。两种算法将序列密码和分组密码完美结合起来，具有很高的安全陸。具体为：
　　 (1)基于Logistic映射的动态密鈅加解密算法。本算法通过在加密端和解密端构造参数相同的Logistic映射，初始值作为原始密鈅。利用Logistic映射产生混沌序列，为了得到更好的随机序列，兼顾加密速度的要求Logistic映射迭代1000次后取密鈅流。将初始迭代1000次后将得到的混沌序列数字离散化，映射为64位二进制序列，结合DNA序列变迁重组算法和DES算法对64位明文分组进行加密，DES初始密钥处于动态变化中。
　　 (2)基于混沌神经网络的动态密鈅加解密算法。混沌神经网络是由若干混沌神经元互连而成的网络。选择Aihara混沌神经网络模型输出混沌序列，联结权值矩阵Wii和外部输入I 作为初始密鈅。输出的混沌序列通过彼此间的异或运算和DNA序列变迁重组算法重组后作为新的随机种子回馈到混沌神经网络中，产生新的混沌序列，使混沌序列周期趋于无穷大。同样，每加密64位明文分组变换一次初始密鈅，实现“一次一密”的要求。
　　 (3)通过文本加密和图像加密对算法进行仿真，并从理论角度分析算法的安全性。

目录

第1章 绪论

第2章 混沌理论和Logistic映射

第3章 基于Logistic映射的动态密鈅加解密算法

第4章 基于混沌神经网络的动态密鈅加解密算法

第5章 结束语

致谢

参考文献

研究成果和发表论文

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