混沌應用密碼學

目錄
序言
前言
第1章 混沌密碼算法概論 1
1.1 引言 1
1.2 非線性、混沌、復雜性 2
1.2.1 混沌的定性復雜性 3
1.2.2 混沌的定量復雜性 7
1.3 混沌理論的相關指標 9
1.3.1 離散Lyapunov指數(shù) 9
1.3.2 離散熵 13
1.3.3 離散混沌 15
1.4 混沌密碼與傳統(tǒng)密碼的比較 16
1.4.1 結(jié)構(gòu) 17
1.4.2 S盒 22
1.4.3 P盒 26
1.4.4 操作符 28
1.4.5 安全性 31
1.5 混沌密碼算法 35
1.5.1 混沌序列密碼 35
1.5.2 單向Hash算法 41
1.5.3 混沌分組密碼算法 45
1.5.4 混沌公鑰密碼算法 47
1.6 本章小結(jié) 48
參考文獻 49
第2章 混沌序列密碼理論及其實現(xiàn)技術 51
2.1 混沌密鑰序列發(fā)生器的設計 51
2.1.1 Logistic映射 51
2.1.2 Legendre序列 52
2.1.3 Legendre序列擾動下的混沌序列 53
2.1.4 混沌偽隨機序列的安全性分析 53
2.2 基于混沌的改進Yamb流密碼算法 58
2.2.1 Yamb流密碼算法 58
2.2.2 改進型Yamb算法結(jié)構(gòu) 60
2.2.3 結(jié)合混沌的改進型Yamb算法 62
2.2.4 性能分析 64
2.2.5 算法的DSP硬件實現(xiàn) 69
2.3 保密通信中數(shù)字流混沌產(chǎn)生器的同步 72
2.3.1 引言 72
2.3.2 數(shù)字流混沌同步定義 72
2.3.3 數(shù)字流混沌產(chǎn)生器同步的實現(xiàn) 74
2.3.4 時鐘間隔脈沖驅(qū)動同步定理 77
2.3.5 時間脈沖驅(qū)動同步的特點 78
2.4 基于CNNs電路模型的偽隨機信號產(chǎn)生方法 79
2.4.1 CNNs電路模型 79
2.4.2 CNNs偽隨機信號生成方法 80
2.4.3 隨機特性的改善及仿真 80
2.4.4 結(jié)論 82
2.5 本章小結(jié) 82
參考文獻 82
第3章 混沌分組密碼理論及其實現(xiàn)技術 85
3.1 分組密碼概述 85
3.1.1 分組密碼的定義 86
3.1.2 分組密碼的整體結(jié)構(gòu) 87
3.1.3 分組密碼的設計準則 88
3.2 混沌分組密碼概述 90
3.2.1 混沌理論與分組密碼的聯(lián)系 90
3.2.2 混沌分組密碼的設計方法 91
3.2.3 幾類典型的混沌分組密碼 92
3.3 基于混沌系統(tǒng)的S盒構(gòu)造 94
3.3.1 多維離散混沌同步系統(tǒng) 94
3.3.2 基于離散混沌系統(tǒng)的S盒構(gòu)造 99
3.3.3 基于Chebyshev和Cubic映射的S盒構(gòu)造 101
3.3.4 基于分段線性函數(shù)和時空混沌的S盒構(gòu)造 105
3.3.5 混沌S盒的密碼學分析 109
3.4 混沌廣義一次一算法 120
3.4.1 廣義一次一密與一次一算法定義 120
3.4.2 基于混沌的廣義一次一算法結(jié)構(gòu) 121
3.5 基于混沌的雙模塊Feistel結(jié)構(gòu)高速分組密碼算法 123
3.5.1 算法設計原理 123
3.5.2 算法完整描述 124
3.5.3 性能分析 129
3.5.4 安全性分析 131
3.6 基于混沌的雙模塊動態(tài)S盒高速分組密碼算法 138
3.6.1 算法完整描述 138
3.6.2 性能分析 142
3.6.3 安全性分析 145
3.7 基于混沌的SMS4改進算法 146
3.7.1 基于Tent-Logistic的輪密鑰生成算法 147
3.7.2 基于Tent-Logistic的動態(tài)S盒生成算法 149
3.7.3 基于混沌的SMS4部件設計 150
3.7.4 安全性分析 151
3.8 基于時空混沌的Hash函數(shù)構(gòu)造 152
3.8.1 基于時空混沌的Hash函數(shù)研究現(xiàn)狀 153
3.8.2 帳篷映射特性分析 156
3.8.3 交叉耦合映像格子的時空混沌性能分析 157
3.8.4 基于時空混沌的并行Hash函數(shù)構(gòu)造 158
3.8.5 密碼性能分析 160
3.9 本章小結(jié) 165
參考文獻 165
第4章 混沌公鑰密碼理論及其實現(xiàn)技術 168
4.1 公鑰密碼體制 168
4.1.1 公鑰密碼體制基礎知識 168
4.1.2 傳統(tǒng)的公鑰密碼體制 169
4.1.3 公鑰密碼的相關研究 171
4.2 混沌公鑰密碼 173
4.2.1 基于混沌同步的公鑰密碼 173
4.2.2 基于混沌分形的公鑰密碼 174
4.2.3 基于混沌β變換的公鑰密碼 175
4.2.4 基于Chebyshev混沌映射的公鑰密碼 176
4.2.5 基于環(huán)面自同構(gòu)的公鑰密碼 181
4.3 基于Chebyshev多項式的公鑰密碼 182
4.3.1 有限域Chebyshev多項式 182
4.3.2 基于Chebyshev多項式的類ElGamal算法 184
4.3.3 基于有限域Chebyshev多項式的類ElGamal算法 187
4.4 基于Chebyshev多項式的橢圓曲線密碼算法 188
4.4.1 橢圓曲線密碼 188
4.4.2 基于Chebyshev多項式的橢圓曲線密碼 192
4.5 基于Chebyshev多項式的數(shù)字簽名 198
4.5.1 Chebyshev數(shù)字簽名 199
4.5.2 基于身份的前向安全數(shù)字簽名方案 203
4.6 基于Chebyshev多項式的身份認證方案 207
4.6.1 基于傳統(tǒng)公鑰密碼算法的身份認證方案 207
4.6.2 基于Chebyshev多項式的身份認證方案分析 209
4.6.3 兩種新的基于Chebyshev多項式的身份認證方案 213
4.6.4 基于Chebyshev多項式的身份認證方案的實現(xiàn) 219
4.7 本章小結(jié) 223
參考文獻 223
第5章 混沌噪聲源 226
5.1 混沌與噪聲 226
5.2 Chua電路的混沌動力學特性 227
5.2.1 Lyapunov指數(shù)定義 228
5.2.2 Lyapunov指數(shù)的數(shù)值計算方法 229
5.2.3 *佳嵌入?yún)?shù)的確定 232
5.2.4 Chua電路*大Lyapunov指數(shù)的計算 233
5.3 Chua電路的設計 241
5.3.1 Chua電路混沌信號發(fā)生器 241
5.3.2 Chua氏二極管負阻特性設計 242
5.3.3 Chua電路仿真 243
5.4 改進Chua電路的設計 247
5.4.1 Chua電路的改進 247
5.4.2 改進Chua電路的仿真 249
5.5 基于混沌噪聲源的實隨機數(shù)發(fā)生器 251
5.5.1 基于混沌噪聲源的實隨機數(shù)發(fā)生器設計與實現(xiàn) 251
5.5.2 實隨機數(shù)發(fā)生器模型的仿真 253
5.5.3 硬件實現(xiàn)及其測試 257
5.6 本章小結(jié) 263
參考文獻 263
第6章 混沌保密通信應用 265
6.1 混沌擴頻序列通信系統(tǒng) 265
6.1.1 擴頻通信理論 265
6.1.2 典型混沌映射的實現(xiàn) 268
6.1.3 混沌擴頻序列的量化方案 273
6.1.4 新型混沌擴頻序列設計 274
6.1.5 新型級聯(lián)混沌擴頻序列的優(yōu)選 282
6.1.6 基于新型級聯(lián)混沌序列的擴頻通信系統(tǒng)性能仿真 284
6.2 基于混沌粒子群的BP神經(jīng)網(wǎng)絡 294
6.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理 294
6.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡 297
6.2.3 混沌粒子群優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡 300
6.2.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的說話人身份識別系統(tǒng)設計 304
6.2.5 嵌入式系統(tǒng)設計 314
6.3 基于混沌的語音信息隱藏算法及實現(xiàn) 325
6.3.1 信息隱藏技術 325
6.3.2 小波分析 330
6.3.3 基于混沌的保密音頻信息隱藏算法 339
6.4 本章小結(jié) 356
參考文獻 357