混沌理论在数字产品安全中的应用研究

【摘要】：随着计算机的普及和网络技术的提高,电子商务在世界范围内得到日益广泛的应用,数字产品的安全成为学术界和企业界所共同关注的热点。研究数字产品的安全问题有着重大的理论意义和实用价值。 为了保证数字产品的安全,需要各种信息安全技术的有效集成和综合应用,比如密码技术、信息隐藏技术、安全协议理论等。数字产品种类的多样性、安全功能的复杂性以及攻击手段的层出不穷,迫切需要研究和开发出更多安全、高效、可靠的信息安全技术。将混沌理论引入信息安全领域是当前国际非线性科学和信息科学两个学科交叉融合的热门前沿课题之一。本论文主要致力于对基于混沌理论的信息安全技术进行深入的研究,并尝试将其用于保障数字产品的安全。 在本论文中完成了以下的工作: 1)　从多个方面对混沌理论基础作了详细的论述。首先指出混沌现象普遍存在于自然科学和社会科学的诸多领域,回顾了混沌理论的研究历史,然后给出了混沌的定义,描述了混沌运动的特征,并介绍了混沌研究所需的判据与准则,接着将分散在全文中的各种常见的混沌模型集中地加以介绍,最后简要概括了混沌理论的广阔的应用前景。 2)　对基于混沌理论的密码技术的研究现状进行了详细分析。首先介绍了现代密码学的概要,然后对比了混沌理论与密码学的关系,接着按照典型的混沌序列密码、典型的混沌分组密码、其它的混沌密码新思路和混沌图像加密方法的先后次序,分别对它们作了系统的介绍。 3)　对基于混沌理论的文本数字产品Hash 函数设计作了仔细研究。首先介绍了Hash 函数的定义和一般结构,然后分析了将混沌理论用于Hash 函数设计的可行性,接着介绍了现有的典型设计方案,最后提出一种基于可变参数混沌映射的单向Hash函数构造方案。通过理论分析与计算机仿真实验证明,该方案很好地达到了Hash函数的各项性能要求,且高效灵活,可操作性强,可靠性较好,实际推广应用的潜力大。 4)　对一种基于混沌理论的加密散列组合算法进行了安全分析,找到了原算法容易受到攻击的原因,并提出了相应的改进算法。理论分析和仿真实验结果表明,改进后的算法除了具备可靠的安全性,还具有其它的优良性质。特别是该算法借助动态查询表,可以组合地完成加解密和散列运算。　 5)　将混沌理论应用到数字图像信息隐藏领域中,利用混沌密码学的最新研究成果,提出了两种新的信息隐藏方案,即:基于混沌映射和迭代混合的数字图像