一種基于神經(jīng)元混沌響應(yīng)編碼的圖像密碼構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種于身份認(rèn)證系統(tǒng)，涉及一種基于神經(jīng)元混沌響應(yīng)編碼的圖像密碼 構(gòu)造方法，結(jié)合數(shù)字密碼應(yīng)用于身份認(rèn)證系統(tǒng)，可解決傳統(tǒng)口令密碼安全性差的問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002] 身份認(rèn)證用于鑒別用戶身份，是用戶保障自身隱私與財(cái)產(chǎn)的主要方式。在互聯(lián)網(wǎng) 進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代的今天，身份認(rèn)證機(jī)制成為網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的重要組成部分。口令機(jī)制是最 基本、應(yīng)用最廣泛的身份認(rèn)證機(jī)制。系統(tǒng)為每個(gè)合法的用戶建立了用戶名/口令密碼，當(dāng)用 戶登錄系統(tǒng)時(shí)，用戶輸入自己的用戶名和口令密碼，系統(tǒng)將其與存儲(chǔ)的用戶名和口令進(jìn)行 比較，判斷用戶的身份是否有效。這種身份認(rèn)證機(jī)制存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①用戶的口令密碼 以明文的形式存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，容易泄漏；②用戶向系統(tǒng)輸入的是明文形式的口令，攻擊者可 從通信線路截取用戶的口令；③用戶無(wú)法檢驗(yàn)系統(tǒng)的身份，可能被虛假的系統(tǒng)騙取了正確 的口令或其他有價(jià)值的信息。因此使用這種方法進(jìn)行身份認(rèn)證比較簡(jiǎn)單、方便，但安全性極 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于神經(jīng)元混沌響應(yīng)編碼的圖像密碼構(gòu)造 方法。
[0004] 用戶注冊(cè)成功后，用戶名、數(shù)字密碼和圖像密碼均由用戶本人保存，系統(tǒng)中不進(jìn)行 用戶密碼的存儲(chǔ)，只保存用戶名所對(duì)應(yīng)的用戶編號(hào)。本發(fā)明將數(shù)字密碼作為洛倫茨系統(tǒng)的 初值，并將用戶編號(hào)作為Hodgkin-Huxley神經(jīng)元的輸入信號(hào)參數(shù)，進(jìn)行神經(jīng)元混純響應(yīng)編 碼，利用兩個(gè)系統(tǒng)的混沌初值敏感性和參數(shù)敏感性，最終生成破譯難度較大的圖像密碼。當(dāng) 用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，用戶輸入用戶名、數(shù)字密碼以及圖像密碼，系統(tǒng)根據(jù)用戶名和數(shù)字密碼， 采用本發(fā)明的圖像密碼構(gòu)造方法產(chǎn)生圖像密碼。當(dāng)用戶輸入的圖像密碼與系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像 一致時(shí)，用戶登陸成功，完成對(duì)用戶的身份認(rèn)證。
[0005]本發(fā)明的圖像密碼構(gòu)造方法主要包括以下步驟：
[0006] 步驟（1)用戶首先輸入已經(jīng)過(guò)系統(tǒng)認(rèn)證注冊(cè)的用戶名以及任意擬設(shè)定的四位數(shù) 字密碼，其中用戶名具有唯一性，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將用戶名轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的用戶編號(hào)；
[0007] 步驟（2)系統(tǒng)將用戶輸入的數(shù)字密碼進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，將變換結(jié)果作為洛倫茨混沌 系統(tǒng)三維空間x方向上的位置初值，使之產(chǎn)生x方向上的混沌時(shí)間序列；
[0008] 步驟⑶對(duì)自定義時(shí)間窗口內(nèi)，對(duì)步驟⑵產(chǎn)生的混沌時(shí)間序列轉(zhuǎn)換為歸一化后 的時(shí)間序列；然后將用戶編號(hào)作為變換參數(shù)，對(duì)歸一化后的時(shí)間序列進(jìn)行線性變換，生成時(shí) 間序列；
[0009] 所述的自定義時(shí)間窗口要滿足產(chǎn)生圖像密碼序列長(zhǎng)度的要求；
[0010] 步驟⑷構(gòu)造混沌方波激勵(lì)信號(hào)，其中方波信號(hào)幅值與高電平時(shí)間均為加密系統(tǒng) 內(nèi)部參數(shù)；而方波低電平時(shí)間為一動(dòng)態(tài)數(shù)值，對(duì)應(yīng)于步驟（3)中生成的新的時(shí)間序列；
[0011] 步驟（5)將混純方波激勵(lì)信號(hào)作為刺激電流輸入Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型，產(chǎn) 生神經(jīng)元脈沖發(fā)放序列；
[0012] 步驟（6)記錄神經(jīng)元脈沖發(fā)放時(shí)刻，獲得脈沖發(fā)放時(shí)刻的時(shí)間間隔序列；
[0013] 步驟（7)截取特定序列長(zhǎng)度的時(shí)間間隔序列進(jìn)行灰度映射，并且按圖像密碼的行 列參數(shù)，將一維時(shí)間序列轉(zhuǎn)換為二維灰度圖像Image，Image即為圖像密碼；所述的特定序 列長(zhǎng)度為圖像密碼的像素總個(gè)數(shù)。
[0014] 所述的步驟（2)中的系統(tǒng)將用戶輸入的數(shù)字密碼進(jìn)行對(duì)數(shù)變換的方法為
[0015]
[0016] 其中Xl作為洛倫茨系統(tǒng)三維空間x方向上的位置初值，為用戶輸入的數(shù)字密碼。
[0017] 步驟（3)中將用戶編號(hào)作為變換參數(shù)，對(duì)歸一化后的時(shí)間序列進(jìn)行線性變換，生 成時(shí)間序列Delay的方法為：
[0018] Delayi=A+G，（ID_N/10m) (2)；
[0019] 其中Delayi表示時(shí)間序列Delay的第i個(gè)元素、A為系統(tǒng)固定常量、Gi表示對(duì)步驟 ⑵產(chǎn)生的混沌時(shí)間序列歸一化后的時(shí)間值、ID_N為用戶編號(hào)、10m表示系統(tǒng)用戶總?cè)藬?shù)，其 中i、m為正整數(shù)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：
[0021] 1.用戶的數(shù)字密碼與圖像密碼不需要存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，不容易泄漏；
[0022] 2.利用數(shù)字密碼實(shí)現(xiàn)洛倫茨系統(tǒng)的混沌初值敏感性，加強(qiáng)了圖像密碼的不可預(yù)測(cè) 性；
[0023] 3.利用用戶名實(shí)現(xiàn)Hodgkin-Huxley神經(jīng)元脈沖發(fā)放的混純參數(shù)敏感性，并且神 經(jīng)元模型結(jié)構(gòu)具有較高的復(fù)雜度，降低了圖像密碼被預(yù)測(cè)或構(gòu)造過(guò)程被破解的可能性；
[0024] 4.用戶向系統(tǒng)輸入的是圖像密碼，降低了密碼在通信線路被截取的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明流程圖；
[0026] 圖2為神經(jīng)元混沌方波激勵(lì)信號(hào)構(gòu)造圖；
[0027] 圖3a為數(shù)字密碼為札=1627,用戶編號(hào)為ID_N= 50的圖像密碼示意圖；
[0028] 圖3b為數(shù)字密碼為札=1626,用戶編號(hào)為ID_N= 50的圖像密碼示意圖；
[0029] 圖4a為數(shù)字密碼為札=1627,用戶編號(hào)為ID_N= 50的圖像密碼示意圖；
[0030] 圖4b為數(shù)字密碼為札=1627,用戶編號(hào)為ID_N= 51的圖像密碼示意圖；具體實(shí) 施方式：
[0031] 結(jié)合附圖1，本發(fā)明具體的實(shí)施步驟為：
[0032] 步驟（1)用戶首先輸入已經(jīng)過(guò)系統(tǒng)認(rèn)證注冊(cè)的用戶名，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將用戶名轉(zhuǎn)換 為對(duì)應(yīng)的用戶編號(hào)ID_N，系統(tǒng)用戶總?cè)藬?shù)為10的m次級(jí)數(shù)，用戶可擬設(shè)定任意的四位數(shù)字 密碼札;m為正整數(shù)；
[0033] 步驟⑵系統(tǒng)將用戶輸入的數(shù)字密碼進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，如式⑴所示。
[0034]
[0035] 將變換結(jié)果Xl作為洛倫茨系統(tǒng)三維空間x方向上的位置初值，而洛倫茨系統(tǒng)的其 他參數(shù)以及y和Z方向的初值由身份認(rèn)證系統(tǒng)自動(dòng)生成，洛倫茨系統(tǒng)如式（2)所示。
[0036]
[0037] 在不買(mǎi)施不例中，a=10,b=
28,c= 8/3,y的初值等于2,z的初值等于10。從 而獲得x方向上的混沌時(shí)間序列，記為X，如式（