基于混沌的密码hash函数的设计

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要随着计算机网络技术的不断进步和完善，人类社会进入了一个新的时代一信息时代。在信息时代，人们的学习、生活和工作发生了翻天覆地的变化，人们可以通过网络进行大量的信息交流，极大的便利了人们的生活，但是网络同样也存在安全漏洞。Hash函数是密码学一个重要组成部分，主要应用于数字签名、数据完整性校验和身份认证等领域中。国际上通用的Hash函数是MD5和SHA．1，但是随着密码技术的不断发展，MD5和SHA．1相继被密码学家成功破译，证明MD5和SHA．1是不安全的。近年来，由于混沌系统具有伪随机性、非周期性、不可预测性和对初值的敏感性等特性，利用混沌系统来构造h

2、ash函数是当今密码学界的一个研究热点。本论文的内容主要包括以下几个方面：(1)介绍了Hash函数的研究基础和混沌基础理论。首先，简单概述了Hash函数的基本定义、基本性质、实际应用、分类、常见的迭代结构和评价指标。然后，介绍了混沌基础理论，最后，介绍了混沌Hash函数的设计方法。(2)构造了一种基于Tandem．DM结构的混沌Hash函数。本算法中的混沌映射为离散混沌映射，是在整数域上进行计算的，和浮点运算相比，运算速度较快。算法利用离散混沌映射构造可并行的离散混沌映射网络，然后将其应用于Tandem—DM结构中，经过运算产生256比特的Hash值。通过仿真对本算法进行分析，表明本算法具有

3、单向性，好的混乱与扩散特性和抗碰撞性，满足Hash算法的各项性能指标。(3)构造了一种基于树形结构的混沌Hash函数。该算法是一种带密钥的Hash函数，在整体结构上采用的树形的迭代结构，其压缩函数采用置换一截断的方式，其核心部件是交叉耦合映像格子。整数交叉耦合映像格子对初始密钥进行密钥扩展得到若干子密钥，这些子密钥应用于交叉耦合映像格子的迭代过程中。在树形结构的基础上，通过压缩函数对消息进出处理得到Hash值，本算法可以产生128比特、224比特、256比特、384比特和512比特的Hash值。通过实验测试，表明本算法具有好的安全性和高的可并行性，且满足Hash函数的各项性能指标。最后总结本

4、文，并且指出了混沌Hash函数研究中存在的问题。关键词：混沌；Hash函数；交叉耦合映像格子；树形结构；Tandem．DM结构西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththerapiddevelopmentofcomputernetworktechnology,Thehumansocietyhasenteredanewera--Informationage．Intheinformationage，people’Slearning，livingandworkinghasundergoneenormouschanges，theycanexchangealotofinforma

5、tionthroughthenetwork．ButthenetworkbringpeopleSecurityissuewhenitbringpeopleconvenience．HashfunctionisanimportantpartofCryptography,itiswidelyusedindigitalsignatures，dataintegritydetectionandauthentication．TheHashfunctionsMD5andSHA一1areusedcommonlyintheinternational，however，withthecontinuousdevelop

6、mentofcryptographictechniques，MD5andSHA．1havebeensuccessfullydecipheredbycryptologists，theyareprovedtobeunsafe．Inrecentyears，becausechaoshaspseudorandomness，aperiodic，unpredictabilityandinitialvaluesensitivity,andSOon，usingchaoticsystemstodesigntheHashfunctionisbecomingaresearchhotspotinthecryptogr

7、aphy．Thecontentsofthisthesisincludethefollowingaspects：(1)TheresearchbasisofHashfunctionandchaosbasictheoryareintroduced．First，thebasicdefinitions，basicproperties，thepracticalapplication，iterative．structure