基于混沌序列的数据加密算法设计与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第7期小型微型计算机系统V0I．25No．72004年7月MINI—MICR0SYSTEMSJune2004基于混沌序列的数据加密算法设计与实现孙克辉，张泰山(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙。410083)摘要：从理论上分析了混沌序列加密方式、密钥流产生方法、密钥空间大小；提出了基于Logistic混池序列的数据加密模型；通过对混沌序列加密算法的设计，提高了运算速度；算法分析表明该算法具有很强的抗密钥穷举攻击和抗选择明文攻击的能力．作者采用微软公司VS．Net开发工具设计了基于混沌

2、序列的数据加密软件(Smartdog)。试软件适合于任何数据文件的加密；并将混沌加密算法与常用加密算法DES、RSA进行了比较．关键词：混沌；序列加密；算法；信息安全；VC中圈分类号：TN918．2文献标识码：A文章编号：1000—1220(2004)07—1368—04DesignandImplementofaDataEncryptionAlgorithmBasedonChaoticSequenceSUNKe-hui。ZHANGTai-shan(SchoolofInformationsscienceandEngineering，Centra

3、lSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Analyzingtheprincipleofchaoticsequenceencryption，theproductionofkeysstream，andthespaceofkeys．AnencryptionmodebasedonLogisticchaoticsequencewasproposed．Throughanalyzingthealgorithm，ithasanti-brokenstrengthforsearchitzgforkeysand

4、chosenplaintexts．ByusingtheVS．Netdevelopmenttools。anencryp=tionsoftwarecalledSmartdogwasimplemented．Thesoftwaresuitstoencryptanydatafiles．Finally，thefeaturesofchaosencryptionarecomparedwithsomegeneralencryptionalgorithms，suchasDESandRSA．Keywords：chaos；sequenceencryption；alg

5、orithm；informationsecurity；VC1引言明文数据加密的方式。可将信息加密分为分组密码和序列密码两种．分组密码体制是将明文分成若干组。每一组长度固混沌由于具有不可预测性和对初值的敏感依赖性。而极定。然后用同一密钥进行加密．它的重要特征是输出的每一位具密码学的应用价值．混沌理论在80年代末开始引起密码学数字与同一组的所有明文数字有关．如目前应用较多的DES界的注意，其标志是英国数学家Matthews首先提出的混沌和RSA制．序列密码体制是先将原始明文转化成明文数据序加密思想[z3．由于混沌系统在迭代中的信息损失。使得混沌序

6、列。然后再将它与密钥序列进行逐位加密生成密文序列发送列的信息量渐进趋于零。因此对混沌序列进行正确的长期预给接收端．序列加密不存在数据扩展和错误传播。加、解密容测是不可能的．另一方面。混沌同步是实现信息正确解密的关易实现。其安全保密性主要依赖于密钥序列。若密钥序列是完键。但由于计算机系统中可以精确地重现混沌迭代系统的所全随机的。它就是一次一密钥密码．Shanon已证明一次一密有启动状态。故可以用计算机进程同步的思想实现混沌迭代制是不可破译的[s3．系统的同步算法。启动参数和同步策略就是密码．这是物理学混沌序列加密属于序列密码加密。其加密原理与序

7、列密混沌模型不具备的特点。所以不需要使用复杂的物理混沌同码加密原理相似。不同在于：一般的序列密码是利用移位寄存步控制方法．因此，20世纪90年代以来，混沌序列加密方法器为基础的电路来产生伪随机序列作为密钥序列，而混沌序已被列为现代密码学的重要研究的前沿[2。]．本文讨论了一种列加密是利用混沌系统迭代产生混沌序列作为密钥序列。其基于Logistic映射混沌序列的数据加密算法。并对该算法的加密原理如图1(见下页)所示[‘]．加密性能进行了分析．软件实现表明。该算法具有良好的加密2．2密铜流的产生性能．混沌序列加密的安全保密性主要依赖于混沌密钥流．

8、在混沌加密系统中。将混沌系统产生的随机序列)作为密钥2混沌序列加密原理流{k)与明文数据流{m1)按位运算。从而产生密文数据流2．1加密方式{Ci)．明文数据流是二