幾類復雜動力學系統(tǒng)的密碼分析與設計

前言

　　隨著計算機與通信技術的飛速發(fā)展，社會對信息和信息技術的依賴性不斷增強，預示著信息化時代的到來。然而，信息隨時都有可能遭受竊取、篡改、偽造和重放等各種攻擊，成為信息社會建設的瓶頸。因此，為維護信息化社會的有序運作，信息安全受到了各界的廣泛關注?！　∶艽a系統(tǒng)是解決信息安全問題最基本的手段。復雜系統(tǒng)的動力學行為和密碼學之間有著天然的聯(lián)系。它的一些動力學特性大致對應著密碼系統(tǒng)的某些安全特征，而具有良好混合性的傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)又暗示著復雜的動力學現(xiàn)象。目前，已提出了大量基于混沌和細胞自動機的密碼設計方案，并進行了系統(tǒng)的分析。而細胞神經(jīng)網(wǎng)絡和復雜網(wǎng)絡的動力學行為也得到了深入的理論研究，具有很好的密碼學應用前景。　　作者主要從事復雜動力學系統(tǒng)在信息安全技術特別是密碼學方面的應用研究。本書在對細胞自動機、混沌系統(tǒng)、細胞神經(jīng)網(wǎng)絡以及復雜網(wǎng)絡等幾類復雜動力學系統(tǒng)的密碼學研究現(xiàn)狀進行詳細分析的基礎上，根據(jù)信息論、密碼學和復雜動力學系統(tǒng)理論提出一種基于算術編碼的混沌加密系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了算法的可移植性、數(shù)字化后混沌動力學行為出現(xiàn)退化以及密鑰相同時密鑰流不變等問題，較以往算法有更好的性能和安全性。同時，將算術編碼等同于一個非線性動力學系統(tǒng)，分析了它對系統(tǒng)安全性所作的貢獻。

內(nèi)容概要

　　《幾類復雜動力學系統(tǒng)的密碼分析與設計》是作者在研究幾類復雜動力學系統(tǒng)的密碼分析與設計問題并取得了一些有意義和有實用價值研究成果的基礎上編寫而成。書中介紹和討論了四個方面的內(nèi)容：基于算術編碼的混沌加密系統(tǒng)的分析與設計，基于細胞自動機的圖像加密算法的分析與設計，細胞神經(jīng)網(wǎng)絡的密碼學特性分析以及基于復雜網(wǎng)絡的密鑰分配問題研究。　　《幾類復雜動力學系統(tǒng)的密碼分析與設計》適用于信息安全和非線性系統(tǒng)類專業(yè)人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 研究背景與課題意義1.2 主要研究內(nèi)容及成果1.3 本書的組織結構第2章 典型的混沌密碼與其它的復雜動力學系統(tǒng)2.1 混沌密碼學2.1.1 混沌密碼學的發(fā)展概況2.1.2 典型的混沌序列密碼2.1.3 典型的混沌分組密碼，2.1.4 混沌密碼新思路2.2 細胞自動機及其在密碼學中的應用2.2.1 細胞自動機的研究背景2.2.2 細胞自動機理論2.2.3 細胞自動機在密碼學中的應用2.3 細胞神經(jīng)網(wǎng)絡2.4 復雜網(wǎng)絡2.5 本章 小結第3章 基于算術編碼的混沌密碼算法3.1 研究背景3.2 基于算術編碼的混沌加密算法3.2.1 算術編碼和混沌映射的有限精度實現(xiàn)3.2.2 加密解密3.3 實驗和分析3.3.1 與其它算法的比較3.3.2 算術編碼可視為一個非線性動力系統(tǒng)3.4 本章 小結第4章 一類基于細胞自動機的圖像加密系統(tǒng)的分析與改進4.1 一類基于細胞自動機的圖像加密系統(tǒng)4.2 基于細胞自動機的圖像加密系統(tǒng)的分析4.3 算法的改進及關于CA密鑰流發(fā)生器的一些建議4.4 本章 小結第5章 細胞神經(jīng)網(wǎng)絡一些可用于密碼設計的性質(zhì)5.1 細胞神經(jīng)網(wǎng)絡的混沌現(xiàn)象5.2 基于細胞神經(jīng)網(wǎng)絡的布爾函數(shù)實現(xiàn)5.2.1 基于細胞神經(jīng)網(wǎng)絡鑒別和實現(xiàn)線性可分布爾函數(shù)5.2.2 線性不可分布爾函數(shù)的實現(xiàn)5.3 本章 小結第6章 基于復雜網(wǎng)絡的無線傳感器網(wǎng)絡密鑰分配6.1 研究背景6.2 基于復雜網(wǎng)絡同步的無線傳感器網(wǎng)絡密鑰分配6.2.1 傳感器網(wǎng)絡體系結構模型6.2.2 問題描述及理論背景6.2.3 基于復雜網(wǎng)絡同步的動態(tài)密鑰分配方案6.2.4 性能分析6.3 本章 小結第7章 總結與展望參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

　　作為一門綜合性的交叉學科，密碼學以計算機科學、數(shù)學、通信、控制等諸多學科為背景，是信息安全的基礎，是保障信息系統(tǒng)安全最為關鍵的技術和最為基本的手段。盡管古老，但真正意義上的密碼學卻起源于香農(nóng)（Shannon）確立現(xiàn)代信息論之后。1949年，他在《保密系統(tǒng)的通信理論》一文中，用信息論的觀點對信息保密問題進行了全面的闡述，從而宣告了現(xiàn)代密碼學體系的誕生。隨后，DES、IDEA、AES等一些經(jīng)典的對稱密碼體系逐漸成為公認的加密標準。1976年，狄非（Diffe）和海爾曼（Hell-man）的《密碼編碼學新方向》一文首次證明了無共享密鑰保密通信的可能性，帶來了密碼學研究的第二次飛躍，為公鑰密碼算法RSA、ElGamal等的設計提供了理論基礎?！　「鶕?jù)Ker ckhoff原則，一個密碼系統(tǒng)的安全性完全取決于對密鑰的保密而與算法無關。無論算法多么安全，一旦密鑰信息泄露，數(shù)據(jù)的機密性、完整性、認證性將難以得到保證。因此，密鑰管理在信息系統(tǒng)安全中是至關重要的。盡管公鑰密碼體制避免了共享密鑰的通信問題，但由于其運行速度慢，密鑰長度長，且安全性無法得到證明，根本無法替代對稱密碼的主導地位，而通常用于密鑰分配、數(shù)字簽名等方面?！　〖词姑荑€得到了妥善的管理，也并不意味著一個密碼系統(tǒng)就是絕對安全的。作為密碼學的兩個重要分支，密碼編碼學在尋求高效、可靠的加密機制的同時，密碼分析學也正致力于信息的破譯或消息的偽造。

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