幾類復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的密碼分析與設(shè)計(jì)

前言

　　隨著計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，社會對信息和信息技術(shù)的依賴性不斷增強(qiáng)，預(yù)示著信息化時(shí)代的到來。然而，信息隨時(shí)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(shè)的瓶頸。因此，為維護(hù)信息化社會的有序運(yùn)作，信息安全受到了各界的廣泛關(guān)注?！　∶艽a系統(tǒng)是解決信息安全問題最基本的手段。復(fù)雜系統(tǒng)的動力學(xué)行為和密碼學(xué)之間有著天然的聯(lián)系。它的一些動力學(xué)特性大致對應(yīng)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(fù)雜的動力學(xué)現(xiàn)象。目前，已提出了大量基于混沌和細(xì)胞自動機(jī)的密碼設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。而細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)行為也得到了深入的理論研究，具有很好的密碼學(xué)應(yīng)用前景。　　作者主要從事復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)在信息安全技術(shù)特別是密碼學(xué)方面的應(yīng)用研究。本書在對細(xì)胞自動機(jī)、混沌系統(tǒng)、細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等幾類復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的密碼學(xué)研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)信息論、密碼學(xué)和復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)理論提出一種基于算術(shù)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(xué)行為出現(xiàn)退化以及密鑰相同時(shí)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(shí)，將算術(shù)編碼等同于一個非線性動力學(xué)系統(tǒng)，分析了它對系統(tǒng)安全性所作的貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

　　《幾類復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的密碼分析與設(shè)計(jì)》是作者在研究幾類復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的密碼分析與設(shè)計(jì)問題并取得了一些有意義和有實(shí)用價(jià)值研究成果的基礎(chǔ)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(shù)編碼的混沌加密系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，基于細(xì)胞自動機(jī)的圖像加密算法的分析與設(shè)計(jì)，細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的密碼學(xué)特性分析以及基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的密鑰分配問題研究?！　　稁最悘?fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的密碼分析與設(shè)計(jì)》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(jié)構(gòu)第2章 典型的混沌密碼與其它的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)2.1 混沌密碼學(xué)2.1.1 混沌密碼學(xué)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(xì)胞自動機(jī)及其在密碼學(xué)中的應(yīng)用2.2.1 細(xì)胞自動機(jī)的研究背景2.2.2 細(xì)胞自動機(jī)理論2.2.3 細(xì)胞自動機(jī)在密碼學(xué)中的應(yīng)用2.3 細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.4 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)2.5 本章 小結(jié)第3章 基于算術(shù)編碼的混沌密碼算法3.1 研究背景3.2 基于算術(shù)編碼的混沌加密算法3.2.1 算術(shù)編碼和混沌映射的有限精度實(shí)現(xiàn)3.2.2 加密解密3.3 實(shí)驗(yàn)和分析3.3.1 與其它算法的比較3.3.2 算術(shù)編碼可視為一個非線性動力系統(tǒng)3.4 本章 小結(jié)第4章 一類基于細(xì)胞自動機(jī)的圖像加密系統(tǒng)的分析與改進(jìn)4.1 一類基于細(xì)胞自動機(jī)的圖像加密系統(tǒng)4.2 基于細(xì)胞自動機(jī)的圖像加密系統(tǒng)的分析4.3 算法的改進(jìn)及關(guān)于CA密鑰流發(fā)生器的一些建議4.4 本章 小結(jié)第5章 細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一些可用于密碼設(shè)計(jì)的性質(zhì)5.1 細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌現(xiàn)象5.2 基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的布爾函數(shù)實(shí)現(xiàn)5.2.1 基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鑒別和實(shí)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(shí)現(xiàn)5.3 本章 小結(jié)第6章 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰分配6.1 研究背景6.2 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密鑰分配6.2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型6.2.2 問題描述及理論背景6.2.3 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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(jié)第7章 總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　作為一門綜合性的交叉學(xué)科，密碼學(xué)以計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、通信、控制等諸多學(xué)科為背景，是信息安全的基礎(chǔ)，是保障信息系統(tǒng)安全最為關(guān)鍵的技術(shù)和最為基本的手段。盡管古老，但真正意義上的密碼學(xué)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(diǎn)對信息保密問題進(jìn)行了全面的闡述，從而宣告了現(xiàn)代密碼學(xué)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(rèn)的加密標(biāo)準(zhǔn)。1976年，狄非（Diffe）和海爾曼（Hell-man）的《密碼編碼學(xué)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(xué)研究的第二次飛躍，為公鑰密碼算法RSA、ElGamal等的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。　　根據(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(guān)。無論算法多么安全，一旦密鑰信息泄露，數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、認(rèn)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(guān)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(yùn)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(dǎo)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(xué)的兩個重要分支，密碼編碼學(xué)在尋求高效、可靠的加密機(jī)制的同時(shí)，密碼分析學(xué)也正致力于信息的破譯或消息的偽造。

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