改进多层可逆元胞自动机加密算法研究.pdf

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1、第38卷第3期南京理工大学学报Vo1．38No．32014』6月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyJun．2014改进多层可逆元胞自动机加密算法研究张星，赵学龙，张宏，许春根(南京理工大学1．计算机科学与工程学院；2．理学院，江苏南京210094)摘要：针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题，该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后，在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥，并引入移位变换，

2、达到了一次一密的加密效果，且有效地扩充了密钥空间。实验结果表明，伪随机序列和移位变换的引入，使得该文算法中任一位明文的改变都引起超过5o％的密文变化，与高级加密标准(AES)和LRCA相比较，加密速度快、扩散效果更好。关键词：多层可逆元胞自动机；加密；密钥空间；可逆规则；伪随机序列；移位变换；明文；密文；高级加密标准；加密速度；扩散效果中图分类号：TP309．7文章编号：1005—9830(2014)03-0313-05Encryptionalgorithmbasedonimprovedlayeredandreversiblecel

3、lularautomataZhangXing，ZhaoXuelong，ZhangHong，XuChungen(1．SchoolofComputerScienceandEngineering；2．SchoolofSciences，NUST，Nanjing210094，China)Abstract：Aimingattheproblemsofsmallkeyspaceandsimplestructureofthelayeredandreversiblecellularautomata(LRCA)encryptionalgorithm，ab

4、lockencryptionalgorithmbasedonimprovedlayeredandreversiblecellularautomata(ILRCA)isproposedhere．Fourelementaryreversiblerulesaremarked．Randomsequencesconcerningtherulesaregeneratedaskeysbeforeeachiteration，andshifttransformationisusedineachiterationachievingone-timepad

5、andenlargingthekeyspace．Theexperimentalresultsindicatethatusingrandomsequencesandshifttransformation，morethanhalfbitsoftheciphertextmaychangewhenasinglebitoftheplaintextischanged；comparedwiththeadvancedencryptionstandard(AES)andLPCAencryptionalgorithm，theencryptionalgo

6、rithmproposedherehasfasterencryptionspeedandbetterdiffusioneffect．Keywords：layeredandreversiblecellularautomata；encryption；keyspace；reversiblerules；randomsequences；shifttransformation；plaintext；ciphertext；advancedencryptionstandard；encryptionspeed；diffusioneffect收稿日期：2

7、012—11—14修回日期：2013—04-10基金项目：国家自然科学基金(61272419)；江苏省自然科学基金(BK2011023)作者简介：张星(1989一)，女，博士生，主要研究方向：信息安全、元胞自动机，E—mail：xingguang89@yeah．net；通讯作者：张宏(1956一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：网络故障诊断与数据挖掘，信息安全理论与技术，E—mail：zhhong@njust．edu．cn。引文格式：张星，赵学龙，张宏，等．改进多层可逆元胞自动机加密算法研究[J]．南京理工大学学报，2014，

8、38(3)：313—317．投稿网址：http：／／zrxuebao．njust．edu．cn314南京理工大学学报第38卷第3期随着互联网技术的迅速发展，网络信息共享距离元胞r内的所有细胞都认为是该元胞的邻居；厂也经历着爆炸式的增长