專利名稱：基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法領(lǐng)域，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和新業(yè)務(wù)需求的不斷增多，無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾、抗衰落性能和抗截獲能力方面的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的通信方式已經(jīng)不能滿足用戶的要求，相對(duì)而言，跳頻通信具有抗干擾、抗衰落能力強(qiáng)、截獲概率低，兼有多址組網(wǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代軍事通信和民用移動(dòng)通信中都得到了廣泛的應(yīng)用。跳頻通信的原理是通信收發(fā)雙方通過(guò)一組偽隨機(jī)序列同步地改變載波頻率來(lái)進(jìn)行信息傳遞。用來(lái)控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列。跳頻序列設(shè)計(jì)作為跳頻通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其性能對(duì)跳頻通信系統(tǒng)的性能有著決定性的影響，尋求和設(shè)計(jì)具有理想特性的跳頻序列已成為跳頻通信的重要課題之一。在跳頻通信中，跳頻序列所承擔(dān)的作用在于:控制頻率跳變以實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展以及在跳頻組網(wǎng)時(shí)，采用不同的跳頻序列作為地址碼，發(fā)送端根據(jù)接受端的地址碼選擇通信對(duì)象。當(dāng)許多用戶在同一頻段同時(shí)跳頻工作時(shí)，跳頻序列是區(qū)分每個(gè)用戶的唯一標(biāo)識(shí)。跳頻序列設(shè)計(jì)要求跳頻序列可以使用盡可能多的頻率，使頻率處理增益盡可能大；跳頻序列自相關(guān)性和胡相關(guān)性能良好，保密性能良好；抗干擾性能良好，序列各個(gè)數(shù)值出現(xiàn)次數(shù)盡量均勻；跳頻序列應(yīng)具有較大線性復(fù)雜度、隨機(jī)性，使對(duì)方無(wú)法預(yù)測(cè)下一個(gè)跳頻點(diǎn)。目如國(guó)內(nèi)外關(guān)于跳頻序列的主要研究方向有:基于素?cái)?shù)序列構(gòu)造跳頻序列族，基于m序列構(gòu)造跳頻序列族，基于GMW序列構(gòu)造跳頻序列族，基于RS碼構(gòu)造跳頻序列族，基于Bent序列構(gòu)造跳頻序列族，基于P兀偽隨機(jī)序列構(gòu)造跳頻序列族，基于混沛映射序列構(gòu)造跳頻序列族，其共同的缺點(diǎn)是不能同時(shí)滿足最佳漢明相關(guān)性能和較大的線性復(fù)雜度的要求，安全性較低。由于跳頻的保密性與密碼學(xué)的保密具有相似性，在1981年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)公布了數(shù)據(jù)加密算法(Data Encryption Algorithm, DEA),該算法已發(fā)表于美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):其標(biāo)準(zhǔn)名稱為“數(shù)據(jù)加密算法”,英文名稱為“Data Encryption Algorithm”(標(biāo)準(zhǔn)編號(hào):ANSI X3.92-1981)，通過(guò)該算法產(chǎn)生的序列具有好的相關(guān)性和線性復(fù)雜度，于是近年來(lái)提出了基于DES的跳頻序列族構(gòu)造方法、隨后有學(xué)者提出了基于3DES的跳頻序列族構(gòu)造方法、基于AES算法的安全跳頻序列構(gòu)造方法等是基于分組密碼算法構(gòu)造跳頻序列族，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的時(shí)鐘信息TOD(Time of Day)等加密，產(chǎn)生跳頻序列，其缺點(diǎn)是分組密碼中的非線性結(jié)構(gòu)S盒已經(jīng)被公布，存在安全隱患，密碼安全強(qiáng)度不高。2002年，張煥國(guó)和馮秀濤等人在通信學(xué)報(bào)上發(fā)表了“演化密碼與DES密碼的演化設(shè)計(jì)”中提出了 DES中S盒的演化設(shè)計(jì)，使用演化后的S盒替換原有的S盒，提高了密碼的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:針對(duì)目前各種跳頻序列構(gòu)造方法存在的缺點(diǎn)，提出了基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法，使得跳頻組網(wǎng)通信時(shí)，產(chǎn)生的跳頻序列具有均勻性、隨機(jī)性，能夠降低的漢明相關(guān)性，提高線性復(fù)雜度和安全性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:通信收發(fā)雙方通過(guò)一組偽隨機(jī)序列同步地改變載波頻率來(lái)進(jìn)行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過(guò)對(duì)用戶的TOD信息進(jìn)行加密得到密文，然后從加密的密文中選取η位作為跳頻碼，進(jìn)而構(gòu)成跳頻序列。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明技術(shù)方案是，
上述基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法，主要包括如下步驟:
步驟1、 設(shè)置初始值，設(shè)定跳頻序列
權(quán)利要求
1.一種基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法，其特征在于，該方法通信收發(fā)雙方通過(guò)一組偽隨機(jī)序列同步地改變載波頻率來(lái)進(jìn)行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過(guò)對(duì)用戶的TOD信息進(jìn)行加密得到密文，然后從加密的密文中選取η位作為跳頻碼，進(jìn)而構(gòu)成跳頻序列，其具體步驟如下: 步驟1、 設(shè)置初始值，設(shè)定跳頻序列&的可用頻點(diǎn)數(shù)為;2*，η ( 64，跳頻序列5丨中第i個(gè)元素為i為跳頻序列Sa中元素序數(shù)，初始設(shè)定i=0，跳頻序列紇的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，設(shè)定TOD信息的初值(TODe )，該初值(IOD0)是由當(dāng)前實(shí)際時(shí)間按格式轉(zhuǎn)換為64比特的二進(jìn)制的初值，設(shè)定用尸的地址碼分別為([I)，(I 2)，-----，(j)，其中下標(biāo)I，2，-----，j為用戶編號(hào)，用戶的地址碼為一個(gè)64比特的二進(jìn)制數(shù)； 步驟2、判斷跳頻序列中元素序數(shù)i與跳頻序列長(zhǎng)度L是否相等，S卩，i = L是否成立？如果跳頻序列中元素序數(shù)i與跳頻序列長(zhǎng)度為L(zhǎng)是相等，則結(jié)束，如果跳頻序列Ia中元素序數(shù)i與跳頻序列長(zhǎng)度為L(zhǎng)是不相等，則轉(zhuǎn)步驟3 ； 步驟3、將64比特的TOD信息的初值(IOOfll)與跳頻序列中元素序數(shù)i進(jìn)行加法運(yùn)算，產(chǎn)生64比特的加密明文IOOi,以64比特的100燕息為明文輸入，用戶編號(hào)為j的64比特的地址碼(Kj)為密鑰，使用演化數(shù)據(jù)加密算法(DESsmbiikm)進(jìn)行加密運(yùn)算，產(chǎn)生64比特的密文Iff，即:
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于演化密碼的安全跳頻序列構(gòu)造方法，該方法通信收發(fā)雙方通過(guò)一組偽隨機(jī)序列同步地改變載波頻率來(lái)進(jìn)行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過(guò)對(duì)用戶的TOD信息進(jìn)行加密得到密文，然后從加密的密文中選取n位作為跳頻碼，進(jìn)而構(gòu)成跳頻序列。該方法所構(gòu)造的跳頻序列在均勻性，相關(guān)性和線性復(fù)雜性方面均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方案，其次，本發(fā)明的方案中，引入演化數(shù)據(jù)加密算法()進(jìn)行加密運(yùn)算構(gòu)造跳頻序列，使得跳頻序列的安全性更高，很難被攻擊者截獲。
文檔編號(hào)H04L9/06GK103199992SQ201310080710
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者劉瑞, 張煥國(guó), 王潮, 王永麗, 賈徽徽, 姜麗瑩 申請(qǐng)人:上海大學(xué)