[00136871]级联混沌系统的Lyapunov指数研究——密钥泄漏窗口问题

①课题来源与背景： 唐山市科学技术研究与发展计划项目,编号：11150201A-9。 ②技术原理及性能指标： 技术原理：为了防止数字混沌退化,许多学者提出了级联方案。对于变参级联混沌而言,如果级联级次过低、或者变参变化频率过缓,将会遭到基于自适应同步控制等方法的攻击;反之,将会导致安全性与实时性二者冲突问题。为此,课题组提出了“级联驱动”、“旁路输出”与“时、分数阶（傅里叶变换）域” 变换有机集成的加密方案,并针对在级联系统中引入了变参所引发的密钥泄漏窗口问题,对密钥泄漏原因进行了研究,提出了防护对策—短程相关性专线程实时监测方案。 性能指标： （1）密钥初值破译概率为10的负16次方; （2）系统参量破译概率为10的负15次方; （3）密文扩散性破译概率为6乘以10的负1225次方; （4）系统整体破译概率为10的负1261次方。 ③技术的创造性与先进性： （1）具有“级联驱动”及“分数阶（傅里叶变换）域”双重结构保护方案,满足了安全性要求。“旁路输出”方案,使系统加、解密速度比传统级联方案提高n倍,满足了实时性要求。本方案优于基于单组混沌系统对时域的加密方法,并且较好解决了安全性与实时性冲突问题; （2）发现了即使是各独立子系统Lyapunov指数均为正,其级联后构成系统的Lyapunov指数也有出现负的情况。其中对级联系统Lyapunov指数随子系统参量全局变化的分布分析,为系统安全性、密钥质量的科学评价提供了重要理论依据; （3）指出了引入三次式异构子系统情况下,级联系统密钥按列合并后的自相关函数曲线,具有彼此靠近、交叉、重合的性质,用相关性方法难以对其进行结构识别。在理论上证明了引入三次式异构子系统的级联系统能有效抵御基于相关性分析方法对系统结构的攻击。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性： 网络中试阶段;适用范围为信息安全,主要用于政治、军事、外交以及商用等领域;解决了安全性与实时性冲突问题,优于目前基于单组混沌系统对时域的加密方法。 ⑤应用情况及存在的问题： 本系统已经在煤炭科学研究总院唐山研究院泰普高科技开发中心和唐山市自动化技术工程公司进行初步应用,汉字、图形和语音的加、解密效果均很好,满足了技术文献和商业情报信息在传递中的保密需要。我们将进一步完善用户的个性化密钥处理和界面的个性化需求,推广成果应用范围。