对一种基于logistic映射的分组加密机制的分析和改进

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1、第12期杨吉云等：对一种基于logistic映射的分组加密机制的分析和改进·91·对一种基于logistic映射的分组加密机制的分析和改进杨吉云，廖晓峰，肖迪，邓绍江（重庆大学计算机学院，重庆400044）摘要：对一种改进的混沌分组密码机制分析后发现其本质上是流密码系统，并且密钥流与明文无关。通过选择明文攻击，在很小的计算代价下获得了密钥流。给出了选择明文攻击的算法，并通过实验进行了验证。为克服原加密算法的缺陷，采用密文反馈的形式使密钥流与明文相关。关键词：logistic映射；混沌；加密机制；选

2、择明文攻击中图分类号：TP309.7文献标识码：B文章编号：1000-436X(2008)12-0086-05CryptanalysisandimprovementofablockcryptographicschemebasedonlogisticmapYANGJi-yun,LIAOXiao-feng,XIAODi,DENGShao-jiang(DepartmentofComputerScience,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstrac

3、t:Throughanalyzedofanimprovedchaoticblockcryptographicscheme,itwasfoundthatthisschemebehavesasastreamcipherindeedandgeneratedkeystreamisindependentwithplaintext.Bymeansofchosenplaintextattack,thekeystreamusedcaneasilyberecoveredwithlittlecomputing.The

4、algorithmachosenplaintextattackwasproposedandvalidatedbyexperiment.Inordertoavoidtheflaw,aremedywhichmakeskeystreamdependentwithplaintextthoughciphertextfeedbackwassuggestedwhilekeepingallthemeritsoftheoriginalcryptosystem.Keywords:logisticmap;chaos;c

5、ryptographicscheme;chosenplaintextattack第12期杨吉云等：对一种基于logistic映射的分组加密机制的分析和改进·91·1引言混沌现象是非线性确定系统中的一种类似随机的过程，这种过程具有对初值敏感、遍历等特性，这些固有的特性是一个好的密码系统所期盼的，因此将混沌系统应用到密码系统中的研究引起了广泛的关注，并先后提出了一些基于混沌系统的加密系统，如文献[1~3]。收稿日期：2007-05-02；修回日期：2008-11-11基金项目：重庆市自然科学基金资助项

6、目(2007BB6168);国家自然科学基金资助项目(60703035)FoundationItems:TheNaturalScienceFoundationofChongqing(2007BB6168);TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60703035)最近向涛等人提出了一种基于logistic映射的分组加密系统[4]（为描述方便，以下简称该加密系统为XBC），该密码系统针对一类Baptista密码系统[5~7]存在的些问题进行了改进。该密码

7、系统首先通过logistic映射产生随机二进制序列，然后将所产生序列的一部分对明文进行置乱，最后将序列中剩余的部分与分组明文进行异或运算产生密文。该密码系统加快了加密的速度，同时使密文和明文的长度相等。XBC是一类混沌加密算法[8~10]的典型代表，它们的思路都是取混沌轨迹上的点进行变换后，直接参与明文的加密。在加密过程中，密钥流序列都与明文无关，类似于同步流加密机制。因此，本文对XBC的分析方法完全可以推广应用到其他相似的加密算法上。第12期杨吉云等：对一种基于logistic映射的分组加密机制

8、的分析和改进·91·目前，混沌密码学的整体研究水平还不成熟，虽有大量具有良好性能的混沌加密算法的被提出，如XBC，但还未能在实际中广泛应用。然而，相信随着这些混沌加密算法的不断提出与改进，必将会极大地促进了混沌密码学的发展，为保障信息安全提供更多新颖的手段。虽然混沌密码系统相对于传统密码系统有一定的优势和不同，但如果在设计时违背了密码学的一些基本准则，其安全性将难以保证。通过对XBC的仔细分析后发现本质上是一个流密码系统[11]，而且只要密钥不变，每次新的加密过程都会有相同的密钥流