基于时空混沌的伪随机序列发生器设计与分析

提出了一种基于耦合帐篷映像格子模型的改进型时空混沌模型,基于此模型设计了一种快速产生多维混沌伪随机序列的伪随机序列发生器。改进的耦合帐篷映像格子模型继承了耦合帐篷映像格子系统在空间上的并行迭代特征和时间上的耦合扩散机理,格点间采用猫映射作为耦合方式,使不同序列之间的互信息趋近于零。基于此模型设计的伪随机序列发生器能快速并行产生多维混沌伪随机序列,多维序列具有均匀分布及相互独立两个特征,从而克服了混沌伪随机序列发生器设计中存在的根本性缺陷。     

二维整数帐篷映射模型设计及安全性仿真分析

帐篷映射由于具有均匀分布特性,被广泛应用到密码学研究领域。一维整数动态帐篷映射模型由于其维数低,复杂度较低,密码学特性和安全性能较差,在密码学领域的应用有着一定的局限性。为了解决这一问题,将一维整数动态帐篷映射模型拓展为二维整数动态帐篷映射模型。二维整数动态帐篷映射模型产生的序列之间存在着扰动机制,进而增加了序列的复杂度,但这种扰动极值并不复杂,计算量较低。将该模型与一维整数动态帐篷映射进行了比较,并分析了该模型的自信息、互信息、均匀性、相空间、混沌性等特性。仿真结果表明,二维整数动态帐篷映射模型克服了一维模型均匀性较差的缺陷,其迭代生成序列具有良好的均匀分布特性及相互独立性,其密码学特性更加完善。     

整数动态耦合帐篷映射优化设计与性能分析

给出一种整数帐篷映射的等价形式,并对整数动态耦合帐篷映射模型进行了优化设计。采用耦合映象格子模型,选用整数动态帐篷映射的优化形式作为格点的非线性函数,快速生成了具有均匀分布性和独立性的伪随机序列,对模型的信息熵、互信息、差值特性、Lyapunov指数、随机性进行了仿真分析。仿真结果表明,整数动态帐篷映射与其优化模型完全等价,满足了生成伪随机序列各项性能要求,生成效率显著提高。     

基于整数耦合帐篷映射的单向Hash函数及其性能分析

提出一种基于整数耦合帐篷映射的单向Hash函数,并对其特性进行了分析.提出的算法采用双向耦合映像格子模型,用整数帐篷映射取代了传统的逻辑函数,具有较为理想的混淆与扩散特性.应用该算法,可将任意长度的明文序列单向散列为160比特Hash值.实验与分析结果表明,这种Hash函数具有很好的单向性、抗碰撞性,满足单向Hash函数的各项性能要求.该算法全部采用有限整数集内的简单位操作完成,便于软硬件实现,并且有高的执行效率.     

基于耦合锯齿混沌映射的虚拟光学加密系统

文中结合时空混沌系统具有初值和控制参数的高度敏感性,并能产生大量非相关的伪随机序列的特性,提出了一种基于耦合锯齿混沌映射生成虚拟光学加密系统的随机模板的方法。该方法基于交叉耦合映像格子模型,局部状态演化方程采用锯齿混沌映射,构成时空混沌系统。实验结果表明,当耦合系数ε的取值小于0．01时,基于交叉耦合映像格子模型的锯齿混沌系统可以生成具有均匀分配的混沌序列。经Matlab仿真实验证明,该加密系统密钥的灵敏度高,在一定的密钥长度下可以抵抗暴力破解。     

基于Spark和整数混沌的彩图拉格朗日加密分存方案

针对图像加密分存算法安全性差及效率低的问题,结合二维整数耦合帐篷映射、拉格朗日插值公式和Spark并行框架,设计一种彩色图像并行加密分存方案。对分存ID进行分块,利用各个分存ID产生二维整数耦合帐篷映射的初始值,产生加密序列对图像进行加密。实验结果表明,该方案密码学特性良好,在基于Spark框架的11个核集群中加密分存时间减小了88%。     

并行耦合动态整数帐篷Hash函数设计

提出一种基于耦合动态整数帐篷映射的并行Hash函数。针对数据量较大、处理速度较慢等问题，采用MD6算法框架，利用多核处理器技术并行处理数据。同时在压缩函数中，利用双向耦合映像格子模型进行扩散，用动态整数帐篷映射代替传统的逻辑函数。实验结果表明，该算法可根据需要获得不同长度的Hash值，使用较短时间即可完成对数据的杂凑处理，同时具有较为理想的混乱与扩散性质，符合Hash函数的各项性能要求。     

基于耦合映像格子模型的时空混沌二值序列及其性能分析

基于耦合映像格子模型。给出了一种时空混沌二值序列的产生方法,并对其性能进行了详细分析。结果表明,该种时空混沌二值序列具有十分理想的随机性和相关性。此外,混沌序列容易产生和控制,具有线性复杂度高、对参数敏感等特性,因此特别适合于在保密通信和密码学等诸多领域中应用。     

整数非线性耦合映象格子模型及其性能分析

以时空混沌研究领域的典型例子——耦合映象格子模型为原型,采用非线性Arnold猫映射作为格点间的耦合方式,分别选用Logistic映射及Tent映射作为其格点的非线性函数,并将非线性函数进行整数化处理,进而构造出一种整数非线性耦合映象格子模型,模型生成序列具有均匀分布特性及独立性。对模型格点间的互信息、模型生成序列的分布特性、差值特性进行了仿真分析,并对模型生成序列进行了随机性测试。仿真结果表明,模型能够并行生成相互独立的性能良好的伪随机序列。     

调和耦合混沌系统及其在伪随机数发生器中的应用

混沌系统有很多独特的性质,常在密码学中用作伪随机数发生器.在帐篷映射的基础上,提出一种新型耦合方式-自变量调和耦合,构造了一个混沌系统,并对该系统的混沌特性进行了分析.随后,基于这个混沌系统设计了伪随机数发生器.频数测试、序偶测试、扑克测试、游程测试、自相关测试等五个测试表明,该伪随机数发生器产生的序列有良好的伪随机性.最后,简要分析了所产生序列的线性复杂度和发生器的密钥空间大小,并设计了一个简易的流密码加解密系统.     

A new image encryption algorithm based on non-adjacent coupled map lattices

We propose a new image encryption algorithm which is based on the spatiotemporal non-adjacent coupled map lattices. The system of non-adjacent coupled map lattices has more outstanding cryptography features in dynamics than the logistic map or coupled map lattices does. In the proposed image encryption, we employ a bit-level pixel permutation strategy which enables bit planes of pixels permute mutually without any extra storage space. Simulations have been carried out and the results demonstrate the superior security and high efficiency of the proposed algorithm.     

基于时空混沌的视频流加密算法

基于视频具有数据量大、实时性要求高等特点,在一维耦合映像格子模型的基础上,对耦合格点结构和动力学模型这两个方面进行了改进,在系统结构上采用一维链加二维网格再加上一维链的组合模型来构造驱动和响应系统及多级加密的方案.实验结果表明,系统在增强密钥序列复杂度的同时也提高了加密效率,使得系统的抗破译能力大大加强.     

动态整数帐篷映射模型及其性能分析

针对整数帐篷映射存在的短周期问题,通过引入动态参量,建立了动态整数帐篷映射模型,证明其具有均匀分布特性,将其与整数化logistic映射进行了比较,并分析了模型的周期性及相关性。该模型弥补了整数帐篷映射的短周期缺陷,并且便于硬件实现。实验及仿真分析表明,该模型具有十分优良的密码学性能,在信息安全领域极具应用价值。     

One-way hash function construction based on 2D coupled map lattices

An algorithm for constructing one-way hash function based on spatiotemporal chaos is proposed. A two-dimensional coupled map lattices (2D CML) with parameters leading to the largest Lyapunov exponent is employed. The state of the 2D CML is dynamically determined by its previous state and the message bit at the corresponding positions. The hash value is obtained by a linear transform on the final state of the 2D CML. Theoretical analysis and computer simulation indicate that our algorithm has good statistical properties, strong collision resistance and high flexibility. It is practical and reliable, with high potential to be adopted as a strong hash function for providing data integrity.     

基于时空混沌系统构造Hash函数

提出一种基于时空混沌系统的单向Hash函数构造方法．该方法通过使用单向耦合映射格子和基于迭代Logistic映射的初始状态生成函数实现明文和密钥信息的混淆和扩散，并基于密码块连接方式产生任意长度明文的128位Hash值．理论分析和实验表明，提出Hash函数满足Hash函数所要求的单向性、初值以及密钥敏感性和抗碰撞性等安全性能要求．     

多峰帐蓬映射和伪随机数

本文对照锯齿映射研究(多峰)帐篷映射,分析其周期轨道,设计出帐篷均匀伪随机数发生器,它可看作是乘同余发生器的对折变换.帐篷随机点列在s维空间上落在多组不同方向且互不重叠的平行超平面上,空间分布结构明显优于乘同余点列;而且保持了乘同余点列的优良统计性质.     

一种并行时空混沌单向Hash函数的构造

针对现有的基于混沌的Hash函数的构造中并行性以及运算效率不高的问题,本文提出了一种并行的基于时空混沌的单向Hash函数的构造方法。该方法利用了帐篷映射计算简单的特点,结合交叉耦合映像格子避免有限精度实现产生的短周期行为,通过参数调制的方法实现并行计算。仿真实验表明,该方案很好的达到了Hash函数的各项性能要求,既有很高的安全性,又很好的实现了并行计算,从而提高了执行的效率。