雙混沌系統(tǒng)動(dòng)態(tài)密鑰與rsa聯(lián)合的流媒體保密通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種流媒體保密通信方法，涉及通信加密技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著網(wǎng)絡(luò)與流媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)即可以實(shí)現(xiàn)在線看直播，視頻 聊天等功能。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的竊取技術(shù)也不斷的升級(jí)。這就要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的信息進(jìn)行加 密處理以保障其安全性 [1]。序列密碼加密具有效率高、擾亂明文統(tǒng)計(jì)特性、無(wú)差錯(cuò)傳遞等特 點(diǎn)，成為當(dāng)前最廣泛使用的密碼系統(tǒng)之一 [2]?；煦缡且环N無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是在非線性系統(tǒng)中出 現(xiàn)的確定性的、抽象的類隨機(jī)過(guò)程，具有對(duì)初始值和系統(tǒng)參數(shù)極度敏感的特點(diǎn)，使得其可以 很好地應(yīng)用在密碼學(xué)中[ 3]。RSA算法是由Ron Rivest和Adi Shamir以及Leonard Adleman 三人共同提出的一種非對(duì)稱加密算法。該算法完善，安全性良好，易于實(shí)現(xiàn)，既可用于加密， 又可用于簽名，在當(dāng)今信息交換過(guò)程中呈現(xiàn)出越來(lái)越重要的作用 [4]。
[0003] 目前，很多學(xué)者從事混沌加密領(lǐng)域的研究，其中基于混沌序列密碼的應(yīng)用以圖像 加密的文章居多 [5_7]，鮮有在實(shí)際通信中的應(yīng)用。而在保密通信的文章中，大多數(shù)是對(duì)靜態(tài) 圖像或是一段音頻進(jìn)行保密傳輸 [8_9]，類似于微信中的語(yǔ)音留言不具備實(shí)時(shí)性；同時(shí)，由于 混沌系統(tǒng)參數(shù)固定，會(huì)出現(xiàn)多次通信使用相同密鑰的現(xiàn)象，導(dǎo)致通信的安全性會(huì)隨使用次 數(shù)的增多而降低。文獻(xiàn)[10]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種用于網(wǎng)絡(luò)電話的動(dòng)態(tài)混沌加解密方案，但交 換過(guò)程中未對(duì)根密鑰進(jìn)行有效地加密保護(hù)，系統(tǒng)存在一定的安全隱患；多種混沌系統(tǒng)的加 密應(yīng)用主要體現(xiàn)在分時(shí)切換方面 [11_12]，對(duì)明文的各個(gè)部分使用不同的混沌系統(tǒng)生成的密鑰 進(jìn)行加密，而破譯者可以通過(guò)分段破譯獲得部分明文，保密性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的基于混沌的保密通信方法中超混沌系統(tǒng)生成密鑰序列速 度慢，系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用到數(shù)據(jù)量大且實(shí)時(shí)性高的流媒體通信中；同時(shí)，單一混沌系統(tǒng)生成的密 鑰序列復(fù)雜度低，網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中未對(duì)根密鑰進(jìn)行有效地保護(hù)，存在一定的安全隱患，保密 性差的問(wèn)題。進(jìn)而提供了一種雙混沌系統(tǒng)動(dòng)態(tài)密鑰與RSA聯(lián)合的流媒體保密通信方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：
[0006] 一種雙混沌系統(tǒng)動(dòng)態(tài)密鑰與RSA聯(lián)合的流媒體保密通信方法，所述方法的實(shí)現(xiàn)過(guò) 程為：
[0007] 步驟一、動(dòng)態(tài)根密鑰的保密同步過(guò)程：
[0008] 選擇超混沌系統(tǒng)1、超混沌系統(tǒng)2兩種超混沌系統(tǒng)生成混沌序列，在混沌序列生成 過(guò)程中，第一種超混沌系統(tǒng)的迭代參數(shù)N1J 1以及第二種超混沌系統(tǒng)的迭代參數(shù)N 2、M2均為 動(dòng)態(tài)變量（現(xiàn)有技術(shù)是固定數(shù)值），
[0009] N為混沌系統(tǒng)的迭代步長(zhǎng)，即混沌系統(tǒng)每迭代N次得到一次新的狀態(tài)值；
[0010] M為混沌序列生成前預(yù)先迭代次數(shù)，使用不同N和M以及超混沌系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)使 每次通信所使用的混沌密鑰均不相同；N和M加上下腳標(biāo)1，2分別代表超混沌系統(tǒng)1、超混 沛系統(tǒng)2 ; toon] 通信初始階段，通信兩端需要對(duì)上述迭代參數(shù)及系統(tǒng)可變參數(shù)組成的根密鑰進(jìn)行 同步，并在傳輸過(guò)程中使用RSA加密算法保證根密鑰的安全性，具體步驟為：
[0012] 步驟1、A端向B端發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸請(qǐng)求，進(jìn)入等待請(qǐng)求狀態(tài)；
[0013] 步驟2、B端同意請(qǐng)求并告知A端，A端計(jì)算出RSA算法使用的兩組密鑰，一組發(fā)送 給B作為公鑰，另一組留作解密的私鑰；
[0014] 步驟3、B端通過(guò)隨機(jī)數(shù)函數(shù)得到迭代參數(shù)及系統(tǒng)可變參數(shù)的當(dāng)次通信的有效數(shù) 值，組成根密鑰數(shù)組；使用公鑰對(duì)根密鑰進(jìn)行加密，然后將密文發(fā)回至A端；
[0015] 步驟4、A端通過(guò)私鑰解密所述密文，得到與B端相一致的根密鑰數(shù)組：
[0016] 首先，將根密鑰數(shù)組中兩個(gè)系統(tǒng)可變參數(shù)的有效數(shù)值分別賦給超混沌系統(tǒng)1與超 混沌系統(tǒng)2方程式中對(duì)應(yīng)的參數(shù)，然后，根據(jù)根密鑰數(shù)組中迭代參數(shù)的有效數(shù)值，兩個(gè)混沌 系統(tǒng)分別迭代札和M 2次，并保存迭代后混沌系統(tǒng)各個(gè)變量的值，作為混沌數(shù)字序列生成過(guò) 程各變量的初始值，至此A端和B端根密鑰同步過(guò)程結(jié)束；
[0017] 步驟二、混沌密鑰序列的生成
[0018] 每次迭代生成的超混沌系統(tǒng)各變量的狀態(tài)值均為雙精度浮點(diǎn)類型，所述雙精度浮 點(diǎn)類型占用8字節(jié)，每個(gè)變量的狀態(tài)值均可拆分成8個(gè)字節(jié)；
[0019] 將所述8個(gè)字節(jié)中的高8和高7字節(jié)去掉，使用1?6字節(jié)當(dāng)作密鑰；
[0020] 步驟三、流媒體數(shù)據(jù)的加解密，其具體過(guò)程為：
[0021] 加密過(guò)程：定義密鑰序列為：{J(i) |i = 1，2,3, "·，2?，第一輪正序加密使用1? L部分，第二輪逆序加密使用（L+1)?2L部分，
[0022] 第一輪正序加密過(guò)程為：
[0023] 定義原始待加密的流媒體數(shù)據(jù)為{P(i) |i = 1，2, 3,…，L}，對(duì)所述數(shù)據(jù)的第一個(gè) 字節(jié)進(jìn)行加密的公式為：/^(1)=就256)? J(I),對(duì)所述數(shù)據(jù)的其它字節(jié)進(jìn)行 加密的公式為：/^(i)=?W(i)+，（i-l), 256)?JU)，i彡2;
[0024] 其中Ctl為加密首個(gè)明文字節(jié)時(shí)引入的常數(shù)，CtlE [0, 255]，加密后得到第一輪加密 數(shù)據(jù){P' ⑴ Ii = 1，2,3,…，U ;
[0025] 第二輪逆序加密過(guò)程為：
[0026] 第二輪反饋從數(shù)據(jù)最后字節(jié)開(kāi)始按逆序加密至開(kāi)始字節(jié)，對(duì)P'（i)的最后一個(gè)字 節(jié)進(jìn)行加密的公式為α)=皿^/(產(chǎn)U)+卬，256) θ 7(Ζ+1)，對(duì)所述數(shù)據(jù)的其它字節(jié)進(jìn) 行加密的公式為/^(1)=11^(，（力+/^(7+1))，256)?/(2/^+1),7：^-1 ;
[0027] 其中C1S引入的常數(shù)，C1G [0,255]，
[0028] 經(jīng)過(guò)兩輪加密得到最終的密文{P〃（i) I i = 1，2, 3,…，L};
[0029] 解密過(guò)程：
[0030] 解密算法是加密算法的逆過(guò)程，首先對(duì)第二輪反饋加密后的數(shù)據(jù){P" (i) |i = 1，2, 3,…，U從第一個(gè)字節(jié)開(kāi)始依次循環(huán)到最后的字節(jié)解密；
[0031] 第一輪解密公式為：
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙混沌系統(tǒng)動(dòng)態(tài)密鑰與RSA聯(lián)合的流媒體保密通信方法，其特征在于：所述方 法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為： 步驟一、動(dòng)態(tài)根密鑰的保密同步過(guò)程： 選擇超混沌系統(tǒng)1、超混沌系統(tǒng)2兩種超混沌系統(tǒng)生成混沌序列，在混沌序列生成過(guò)程 中，第一種超混沌系統(tǒng)的迭代參數(shù)NpMi以及第二種超混沌系統(tǒng)的迭代參數(shù)N2、]?2均為動(dòng)態(tài) 變量， N為混沌系統(tǒng)的迭代步長(zhǎng)，即混沌系統(tǒng)每迭代N次得到一次新的狀態(tài)值； M為混沌序列生成前預(yù)先迭代次數(shù)，使用不同N和M以及超混沌系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)使每次 通信所使用的混沌密鑰均不相同；N和M加上下腳標(biāo)1，2分別代表超混沌系統(tǒng)1、超混沌系 統(tǒng)2 ; 通信初始階段，通信兩端需要對(duì)