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基于混沌的“一组一密”分组密码算法研究

作　者: 闫纪宁
导　师: 宣蕾
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: 分组密码超混沌序列密码一组一密弱密钥
分类号: TN918.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 96次
引　用: 2次
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内容摘要

当前实用的密码体制大都是计算安全的,但是随着计算能力的提高和密码分析技术的进步,特别是量子计算和DNA计算的迅猛发展,计算安全的密码体制面临着越来越大的挑战。在已有的传统密码体制中,只有一次一密体制被认为是无条件安全的,但由于密钥管理的困难使得真正的一次一密体制很难实现。本文通过对分组密码和混沌密码的研究,分析了现有的分组密码与序列密码相结合的技术,提出了一种更完善、更安全的“一组一密”算法。本文主要研究内容包括:(1)提出了将混沌序列密码作为分组密码算法的子密钥使用的“一组一密”算法,解决了现有的分组密码与序列密码结合的算法中存在的弱密钥问题。(2)对超混沌广义Hénon映射初值的选取和混沌密钥序列提取方法进行了研究,从不变分布、Shannon熵、局部随机性检验和线性复杂度等多个角度验证了本文提取的密钥序列的随机性。(3)基于超混沌广义Hénon映射和IDEA算法设计并实现了“一组一密”算法,并且对算法的安全性进行了理论分析和实验验证,结果表明本算法能够抵抗现有的各种密码分析方法,密钥穷举攻击和统计分析也对其无效。本文的研究将混沌系统的优良特性应用于分组密码中,使算法既具备分组密码的理论安全性,又具有混沌序列密码的随机性和不可预测性,既消除了分组密码密钥重复使用的缺陷,又增加了混沌序列密码的实用性和可行性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景及课题意义  10-11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 一次一密分组密码的研究现状  11-13
    1.2.2 混沌密码的研究现状  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
  1.4 章节安排  16-17
第二章相关密码学基本理论和方法  17-32
  2.1 分组密码的设计与分析  17-24
    2.1.1 分组密码的加密原理  17
    2.1.2 分组密码的设计原则  17-19
    2.1.3 分组密码的工作模式  19-21
    2.1.4 分组密码的分析方法  21-23
    2.1.5 本文使用的分组密码算法——IDEA  23-24
  2.2 混沌序列密码的设计与分析  24-31
    2.2.1 混沌与序列密码的联系  24-25
    2.2.2 利用混沌映射生成数字序列的方法  25-26
    2.2.3 混沌映射的选取  26-30
    2.2.4 混沌序列密码的分析方法  30-31
  2.3 本章小节  31-32
第三章基于混沌的“一组一密”分组密码算法设计与实现  32-43
  3.1 IDEA 弱密钥分析  32-35
    3.1.1 加密子密钥的生成及使用  32-33
    3.1.2 解密子密钥的生成  33-34
    3.1.3 IDEA 的弱密钥及形成原因  34-35
  3.2 “一组一密”算法设计与实现  35-41
    3.2.1 算法思想  35-36
    3.2.2 算法设计与实现  36-41
  3.3 算法的理论安全性分析  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 “一组一密”算法的安全性测试  43-59
  4.1 密钥序列的随机性验证  43-53
    4.1.1 超混沌Hénon 映射参数a, b 的取值  43-45
    4.1.2 超混沌Hénon 映射的随机性分析  45-47
    4.1.3 提取的整数值密钥序列的随机性检验  47-48
    4.1.4 二进制密钥序列的随机性检验  48-52
    4.1.5 二进制密钥序列的线性复杂度  52-53
  4.2 加密结果的安全性测试  53-58
    4.2.1 数据变换的有效性测试  53-55
    4.2.2 算法对明文的扩散性测试  55-56
    4.2.3 密钥更换的有效性测试  56-58
  4.3 本章小结  58-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1 结论  59
  5.2 研究展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
作者在学期间发表的论文  65

基于混沌的“一组一密”分组密码算法研究

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