数字混沌加密算法研究与实现（可复制论文）.pdf

摘要随着多媒体技术和数字通信技术的飞速发展,人们所拥有的信息量越来越大,相互之间的通讯越来越容易,为了保护数据信息不被恶意窃取,对大量数据的加密处理是非常必要的。虽然在不同的应用领域对加密算法要求不同,但是对于安全性高和加密速度动力学中的混沌系统对初始值高度敏感,其轨道呈现出类似噪声的随机状态,无法广泛的应用前景。但是直接将混沌系统用于加密存在很多不足,并且在数字环境下无法实现真实的混沌系统,因为混沌系统都是定义在连续域中的,所以在数字环境下实现的只能称为数字混沌系统。本文通过对混沌系统特性的研究,来设计一种安全性高、加密速度快的密码实现方案。为了构造加密算法,本文傲了以下工作:首先介绍了混沌系统的特性,并对混沌系统用于加密的可行性和目前提出的一些数字混沌加密算法的缺陷进行了分析,这些都是随后设计数字混沌系统的依据。其次研究了数字混沌系统迭代所产生的伪随机序列的特性,根据数字混沌序列的特性对混沌的迭代过程进行改进,以克服单纯的数字混沌序列所存在的序列周期太短、统计特性不够好、迭代运算速度太慢等缺陷。最后结合目前在通信、信息处理领域应用相当广泛的酒迪至艘惶资旨密系统。该系统通过涌诙灾骰氖萁屑用艽恚⒖梢院芊奖愕囊浦驳礁类多媒体、通信等应用领域当中,以实现信息的安全性要求。通过分析和实验结果表明,该加密算法的处理速度和安全性都基本符合实际应用的关键词:混沌系统:数据加密;伪随机序列;砥快的要求是共通的。对其进行预测。这样的特点使它和加密算法有了紧密的联系,混沌系统在加密领域有了需要。大连理工大学硕士学位论文
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五╥緉掣键取决于导数吲的值。若吲,则迭代使得两点分开;若吲,则迭代使得《点靠拢。但是在不断的迭代过程中,蠭的值也随之而变化,使得时而分离时而靠拢。,都可以用相空间中的轨道来表示。若运动方程中不含随机项,那它描述一种确定性的运动。混沌运动是确定性系统中局限于有限相空间的高度不稳定的运动。所谓轨道高度不稳定,是指临近的轨道随着时间的发展会指数的分离。这种由系统参数或初始条件所造成的不同的演化轨道随时间的平均发散率用指数来测度。两个靠近的初值所产生的轨道,随时间推移按指数方式分离,指数就是描述这一现象的参量【俊为了从整体上描述相邻两状态分离的情况,必须对时间取平均,因此指数可指数的值越大表明轨道的平均发散速率越快,反之则小。工程上常用最大指数来测度轨道的平均发散速率,而且它也可以作为系统是否是混沌系统的判据,当指数大于保低尘徒肓嘶煦缱刺琜。由于混沌系统的不稳定性,系统的长时间行为会显示出某种混乱性。混沌是一种貌似无规则的运动,不需附加任何随机因素亦可出现类似随机的行为,混沌系统的最大特点在于系统的演化对初始条件十分敏感,从长期意义上讲系统的未来行为是不可预测的。混沌不是简单的无序,而是没有明显的周期和对称,但却是具有丰富的内部层次的在一维动力系统矗■校跏剂降愕笫腔ハ喾掷氲模故强柯5模有序结构。混沌运动在相空间的轨迹具有复杂的拉伸、折叠和收缩的结构,但每一根轨迹即不自我重复,且局限于有限集合,将此称之为奇怪吸引子。大连理工大学硕士学位论文写为
伽⋯墨,琭..~个状态点。具体的系统方程或参数而变。普适陛是混沌内在规律的一种体现。‘虫口模型映射:巍时,蝬龆ǖ睦肷⒍ο低车亩ρ翁与其它复杂现象相区别,混沌运动有着自己独有的特征有界性。混沌是有界的,它的运动轨线始终局限予一个确定的区域,这个区域称为混沌吸引域,从整体上来说混沌系统是稳定的。遍历性。混沌运动在其混沌吸引域内是各态历经的,郎在有限时间内混沌轨内随机性。混沌的内随机性实际就是它的不可预测性,对初值的敏感性造就了它的这一性质。分维性。分维性表示混沌运动状态具有多叶,多层结构,且叶层越分越细,表现为无限层次的自相似结构。标度性。指混沌运动是无序中的有序态,它仍是确定性迭代。普适性。是指不同系统在趋向混沌态时所表现出来的某些共同特征,,混沌的发现和确定也不例外。混沌系统是确定性的非线性系统出现的类随机行为,其中非线性系统可以用微分方程或者差分方程来简化,下面我樯芰街盅芯勘冉仙钊氲幕煦缦低常便进一步说明混沌系统的特性。虫口模型是昆虫变化的简单数学模型。设‰是某种昆虫第甑母鎏迨浚飧数目与年份有关,蝗≌担趎年的数目为,两者关系可用差分方程沌:。巍卜%随着参数“取不同的值,映射所产生的序列逐渐由倍周期分岔过渡到混简单,除了不动点外,再也没有其它的周期点,且翔