大轉(zhuǎn)移軌道量化的方法為:
[0027] 在n位定點精度條件下,不為一條狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道TracdXj的出發(fā)狀態(tài) 值,
[0028] 心.if為\的n位定點精度表示所包含的全部二進制位,M是最高的二進位,V 是最低的二進位;
[0029] Trace(X。)的路徑集合為{X。一XXi-X2......G[0,n]};
[0030]Xk為第k個狀態(tài)值;
[0031] 根據(jù)量化方程BTrace(X。)進行量化,
[0032]BTrace(X0) = (EB(Xi-X』))mod(2);
[0033] 符號B X』)表示Trace (X^路徑集合中的任意一段路徑的二進制量化結(jié)果,i 和j均為為正整數(shù),分別表示路徑端點在迭代過程的出現(xiàn)先后次序,(EBXp)mod(2) 表示所有二進制量化結(jié)果求和后除以2的余數(shù);k是路徑集合中的路徑數(shù)目。
[0034]所述量化方程BTrace(X。)為:
[0035]
[0036] ^為Xk的n位定點精度表示所包含的全部二進制位中第i位二進位,為0或1, (;)mod(2)表xk的n位定點精度表示所包含的全部二進制位相加后除以2的余數(shù)。
[0037] 所述不定混沌系統(tǒng),以初始種子作為初值,在給定參數(shù)下,利用Logistic混沌映 射反復(fù)迭代,生成一系列迭代狀態(tài)值;然后,按迭代狀態(tài)值產(chǎn)生的先后次序,分別進行數(shù)值 量化;最后將數(shù)值量化后的二進制值按產(chǎn)生先后次序組成形成二值狀態(tài)序列,做為不定混 純系統(tǒng)的輸出。
[0038] 本發(fā)明的有益效果在于,根據(jù)對混沌序列密碼局部周期現(xiàn)象的檢測、定位和對這 類現(xiàn)象存在的原因分析,本發(fā)明提供一種抵抗混沌序列密碼局部周期現(xiàn)象的抵抗系統(tǒng),本 發(fā)明以確定混沌系統(tǒng)序列生成算法為核心,將基于混沌系統(tǒng)的迭代序列通過運算轉(zhuǎn)換為偽 隨機序列,以此確定混沌系統(tǒng)序列生成算法的特性決定了偽隨機數(shù)發(fā)生器的隨機性,該偽 隨機數(shù)生成方法具有如下特性:
[0039] 統(tǒng)計特性:隨著定點精度的提高,本發(fā)明的均衡性、游程特性和局部均衡性越來越 尚;
[0040] 安全特性:相關(guān)性測試結(jié)果基本為零,對EP-PRNG算法中極大軌道發(fā)明的性質(zhì)證 明,確定混沌系統(tǒng)生成的二值序列的具有唯一性和良好的隨機性;
[0041] 硬件實現(xiàn)簡便:由嵌入式ARM開發(fā)或FPGA實現(xiàn)該混沌序列密鑰生成器,具有生成 速度快、接口明確、擴展性良好,適于形成加密芯片。
[0042] 本發(fā)明利用n-位定點整數(shù)精度的Logistic映射,將不定混純系統(tǒng)和確定混純系 統(tǒng)的輸出結(jié)果進行異或運算生成的數(shù)字混沌密鑰序列發(fā)生器,通過數(shù)學(xué)方法可以證明,在 使用64-1024位定點乘法電路時,該本發(fā)明輸出的序列周期至少可達2 62至2 1(122,實驗結(jié)果 表明該方法消除短混沌序列密碼存在的相關(guān)周期間隔現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0043] 圖1為【具體實施方式】一的原理示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0044] 一:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述的基于Logistic混 沌映射轉(zhuǎn)移軌道判決的序列密碼生成系統(tǒng),
[0045] 所述序列密碼生成系統(tǒng)包括密鑰種子生成器、確定性系統(tǒng)、不定混沌系統(tǒng)和密鑰 生成器;
[0046] 密鑰種子生成器,用于通過枚舉[0, 1]范圍內(nèi)不同的混沌初值,為構(gòu)造序列密碼 制造初始種子;
[0047] 確定性系統(tǒng),輸入初始種子,通過量化軌道和給定參數(shù)下迭代產(chǎn)生確定混沌系統(tǒng) 的二值狀態(tài)序列;
[0048] 所述確定性系統(tǒng)為對不可能經(jīng)Logistic迭代運算達到的值以及從這些值出發(fā)的 極大轉(zhuǎn)移軌道進行遍歷、量化的線性系統(tǒng);
[0049] 不定混沌系統(tǒng),輸入初始種子,通過數(shù)值量化和給定參數(shù)下迭代產(chǎn)生不定混沌系 統(tǒng)的二值狀態(tài)序列;
[0050] 所述不定混沌系統(tǒng)為經(jīng)典Logistic映射確定的任意短周期隨機數(shù)發(fā)生系統(tǒng);
[0051] 密鑰生成器,將確定性系統(tǒng)的二值狀態(tài)序列和不定混沌系統(tǒng)的二值狀態(tài)序列進行 異或操作,生成標準的二值序列作為序列密碼輸出。
[0052] 在圖1中不定混沌系統(tǒng)與確定性系統(tǒng)是兩個獨立運行的系統(tǒng),不定混沌系統(tǒng)每 次循環(huán)改變狀態(tài)值X',確定性系統(tǒng)每次改變X,只是X'和X的值域是相同的。不定混沌 系統(tǒng)的第t個輸出值A(chǔ)t依賴不定混沌系統(tǒng)第t次循環(huán)時的狀態(tài)值Xt';確定性系統(tǒng)的第 t個輸出值Bt依賴確定性系統(tǒng)第t次極大軌道量化時,轉(zhuǎn)移軌道的初始狀態(tài)值Xt。其次, 按照Logistic映射中值和值之間客觀存在的迭代關(guān)系,X'和X的值域中的全部值可以被 整理成一個多叉森林。再次,對于X'和X的值域中的任意一個取值Xt,按公式判斷區(qū)間
|上沒有偶數(shù),則可以知道Xt是多叉森林的一個葉節(jié)點。從 Xt出發(fā)的轉(zhuǎn)移軌道必然是一條極大轉(zhuǎn)移軌道,所有的極大轉(zhuǎn)移軌道必然從一個多叉森林的 一個葉節(jié)點出發(fā),所以多叉森林葉節(jié)點唯一確定了一條極大轉(zhuǎn)移軌道。
[0053] 所述確定性系統(tǒng),以初始種子作為起始點,逐一對值域中的狀態(tài)值進行遍歷判別, 對符合判別條件的狀態(tài)值,量化所述狀態(tài)值對應(yīng)的轉(zhuǎn)移軌道,做為在給定參數(shù)下迭代產(chǎn)生 確定性系統(tǒng)的二值狀態(tài)序列輸出。
[0054] 所述確定性系統(tǒng),逐一對值域中的狀態(tài)值進行遍歷判別,對符合判別條件的狀態(tài) 值,量化所述狀態(tài)值對應(yīng)的轉(zhuǎn)移軌道的方法為:
[0055] 首先,判斷值域中的狀態(tài)值出發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道是否為極大轉(zhuǎn)移軌道;
[0056] 若是極大轉(zhuǎn)移軌道,則進行極大轉(zhuǎn)移軌道量化;
[0057] 否則,線性遞減所述狀態(tài)值,并重新判斷對應(yīng)的轉(zhuǎn)移軌道是否為極大轉(zhuǎn)移軌道。
[0058] 所述判斷由所述迭代狀態(tài)值出發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道是否為極大轉(zhuǎn)移軌道的方法為: 假設(shè)狀態(tài)值XtG[0, 2n_l],
[0059] 如在區(qū)|f
上不存在偶數(shù),則從Xt出發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移 路徑為一條極大轉(zhuǎn)移軌道,否則,不是極大轉(zhuǎn)移軌道。所述判斷狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道是否為極大轉(zhuǎn) 移軌道的方法,等價于判斷狀態(tài)值是否為混沌系統(tǒng)狀態(tài)值相互迭代關(guān)系多叉森林葉節(jié)點的 判斷方法。
[0060] 所述進行極大轉(zhuǎn)移軌道量化的方法為:
[0061] 在n位定點精度條件下,;為一條狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道Traceftd的出發(fā)狀態(tài) 值,
[0062] 為\的n位定點精度表示所包含的全部二進制位,g是最高的二進位,# 是最低的二進位;
[0063] Trace (X。)的路徑集合為{X。一X Xi- X 2......G [0,n]};
[0064]Xk為第k個狀態(tài)值;
[0065] 根據(jù)量化方程BTrace(XQ)進行量化,
[0066]BTrace(X0)= (EB(Xi-X』))mod(2);
[0067] 符號BXp表示Trace(X^路徑集合中的任意一段路徑的二進制量化結(jié)果,i 和j均為為正整數(shù),分別表示路徑端點在迭代過程的出現(xiàn)先后次序,(EBXp)mod(2) 表示所有二進制量化結(jié)果求和后除以2的余數(shù);k是路徑集合中的路徑數(shù)目。
[0068] BTrace(XQ)= (EB(Xi-Xj))mod(2)的結(jié)果可簡化采用公式,
[0069] 所述量化方程BTrace(X。)為:
[0070]
,簡化計算過程。
[0071] #為Xk的n位定點精度表示所包含的全部二進制位中第i位二進位,為0或1, (表Xk的n位定點精度表示所包含的全部二進制位相加后除以2的余數(shù)。
[0072] 所述不定混沌系統(tǒng),以初始種子作為初值,在給定參數(shù)下,利用Logistic混沌映 射反復(fù)迭代,生成一系列迭代狀態(tài)值;然后,按迭代狀態(tài)值產(chǎn)生的先后次序,分別進行數(shù)值 量化;最后將數(shù)值量化后的二進制值按產(chǎn)生先后次序組成形成二值狀態(tài)序列,做為不定混 純系統(tǒng)的輸出。
[0073] 本實施方式中,由經(jīng)典Logistic映射或其他數(shù)字混沌系統(tǒng)確定的一個短周期隨 機數(shù)發(fā)生器,稱為不定混沌系統(tǒng);由一個對不可能經(jīng)Logistic迭代運算達到的極大轉(zhuǎn)移軌 道進行遍歷的線性系統(tǒng),稱為確定性系統(tǒng)。確定性系統(tǒng),將為不定混沌系統(tǒng)提供所有不可達 節(jié)點及其狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌道的部分屬性。將兩個系統(tǒng)的輸出