專利名稱：一種基于粒子行進(jìn)的混沌加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加密技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用密鑰控制進(jìn)行數(shù)據(jù)加密與解密相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的電子時(shí)代中，通過(guò)在公共電信信道上交換的數(shù)據(jù)處理日
常的商務(wù)、公務(wù)及私人事務(wù)與日俱增。最新統(tǒng)計(jì)顯示，全球網(wǎng)民數(shù)量已經(jīng)超過(guò)10億，歐盟、美國(guó)、韓國(guó)、日本等達(dá)國(guó)家的互聯(lián)網(wǎng)滲透率基本都超過(guò)了 50%，最高達(dá)到68.6%。和傳統(tǒng)的信息相比，數(shù)字信息具有信息載體的成本低、便于組織和處理、方便保存、有效期長(zhǎng)、易于傳播等許多優(yōu)點(diǎn)。雖然數(shù)字信息比傳統(tǒng)信息有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是從根本上講，它畢竟也只是信息的另外一種新型的表現(xiàn)形式而已，無(wú)論在計(jì)算機(jī)上的存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用，還是在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，信息都有可能被法授權(quán)訪問(wèn)導(dǎo)致泄密，被篡改破壞導(dǎo)致不完整，被冒充替換導(dǎo)致否認(rèn)，也可能阻塞攔截而導(dǎo)致無(wú)法存取。利用密碼技術(shù)保護(hù)信息的安全是最常用、也是最有效的手段。隨著Shannon的現(xiàn)代信息論的開(kāi)創(chuàng)和對(duì)保密通信的研究，現(xiàn)代密碼學(xué)也得到了迅速的發(fā)展，涌現(xiàn)出了很多密碼體制，如經(jīng)典的對(duì)稱密碼算法DES、IDEA、AES和公鑰密碼算法RSA、ElGamal等。近些年更出現(xiàn)了混沌密碼、量子密碼和橢圓曲線密碼等新的密碼研究領(lǐng)域。另外，近幾十年非線性系統(tǒng)的研究成果為基于混沌的密碼學(xué)分析提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)，使得混沌加密系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和安全性分析能從理論上得到保證。當(dāng)然，混沌密碼學(xué)目前也還存在著一些不足和尚待完善之處例如連續(xù)混沌系統(tǒng)的離散化問(wèn)題和混沌密碼系統(tǒng)在實(shí)用性方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題等等，都需要進(jìn)一步的考慮和研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是設(shè)計(jì)一種新的加密方法參與加密算法的初始參數(shù)可以是動(dòng)態(tài)自動(dòng)生成的也可以由被加密信息轉(zhuǎn)換而成的，然后利用粒子的物理行進(jìn)軌跡的非線性特性實(shí)現(xiàn)密鑰或者密文加密，但又不能利用其密鑰、密文對(duì)其算法進(jìn)行破解。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案
一種基于粒子行進(jìn)的混沌加密方法，通過(guò)迭代在特定參數(shù)的容器的粒子行進(jìn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)，其步驟為
A.初始化將被加密信息按照既定標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)據(jù)段，將各數(shù)據(jù)段的數(shù)值依次對(duì)應(yīng)賦給加密算法所需的初始參數(shù)，初始參數(shù)為橢球容器的三個(gè)軸的長(zhǎng)度 (為JVC^、虛擬碰撞粒子的初始位置坐標(biāo)(^，!^在》、初始速度 、速度方向與χ軸夾角 、Y軸夾角β、ζ軸夾角7以及運(yùn)行時(shí)間Τ。
B.根據(jù)虛擬粒子行進(jìn)方程和橢球面方
權(quán)利要求
1.一種基于粒子行進(jìn)的混沌加密方法，通過(guò)迭代在特定參數(shù)的容器的粒子行進(jìn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)，其步驟為A.初始化將被加密信息按照既定標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)據(jù)段，將各數(shù)據(jù)段的數(shù)值依次對(duì)應(yīng)賦給加密算法所需的初始參數(shù)，初始參數(shù)為橢球容器的三個(gè)軸的長(zhǎng)度 (4，馬》€(wěn)^)、虛擬碰撞粒子的初始位置坐標(biāo)(^ 7 ，2 )、初始速度 、速度方向與X軸夾角、Y軸夾角β、Z軸夾角7以及運(yùn)行時(shí)間T ； B.根據(jù)虛擬粒子行進(jìn)方程和橢球面方程
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于在所述步驟A中，部分初始參數(shù)如橢球三個(gè)軸長(zhǎng)、初始位置、初始速度、速度方向和運(yùn)行時(shí)間等可隨意設(shè)定，作為初始密鑰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于在所述步驟A中， 將Atj , B0 , C0按數(shù)值由大至小順序排列，若(X，Y，Ζ)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于橢球體外，則按照X，Y，Z從大到小的順序依次與相對(duì)應(yīng)的三個(gè)軸(A，^Q)進(jìn)行數(shù)值互換形成新的(X，Y, Z)和 (為，馬，C )三個(gè)軸長(zhǎng)，此時(shí)計(jì)算該點(diǎn)位置是否位于新的橢球內(nèi)，若不在橢球內(nèi)，再繼續(xù)進(jìn)行交換，直到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于新的橢球內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于在所述步驟A中，初始參數(shù)即被加密信息可是給定坐標(biāo)格式、二進(jìn)制數(shù)據(jù)，或者任意格式的數(shù)據(jù)；因?yàn)閿?shù)據(jù)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為加密所需的坐標(biāo)格式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于在所述步驟D中，力口密輸出信息可以是坐標(biāo)形式，也可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者任意格式的文件形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于在所述步驟C中，粒子進(jìn)行的碰撞可以為非完全彈性碰撞，這樣速度在每次碰撞后會(huì)有損失。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子行進(jìn)的加密方法，其特征在于所述步驟A中，將被加密信息轉(zhuǎn)換成由系統(tǒng)的初始參數(shù)組成的數(shù)據(jù)段，包括被加密信息格式變換單元自動(dòng)地讀取被加密信息，將任意格式的被加密信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式，然后將轉(zhuǎn)換后的信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中；再自動(dòng)地從內(nèi)存中讀取存儲(chǔ)的被加密信息，將上述取得的數(shù)據(jù)信息根據(jù)預(yù)定參數(shù)的長(zhǎng)度自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分割，分割成長(zhǎng)度相同的二進(jìn)制代碼段；如果二進(jìn)制信息位數(shù)正好分割成整數(shù)段代碼最佳，否則在信息位后用1補(bǔ)齊成整數(shù)段；然后將分割后數(shù)據(jù)重新存儲(chǔ)在內(nèi)存中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分割。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于粒子行進(jìn)的混沌加密方法，其步驟是(1)初始化隨機(jī)產(chǎn)生或者根據(jù)給定信息設(shè)定初始值，初始參數(shù)包括反射容器參數(shù)、初始位置、運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行方向。(2)基于初始參數(shù)和反射定律迭代計(jì)算軌跡，得到碰撞最終位置和方向，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密。本發(fā)明方法運(yùn)算簡(jiǎn)單，且對(duì)初始值具有敏感性，具有混沌機(jī)密算法的單向性有點(diǎn)，可廣泛用于數(shù)據(jù)加密、保密通信等信息安全中。
文檔編號(hào)H04L9/00GK102437909SQ20111043480
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者裴世鑫, 趙立龍 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)