混沌密码学 发表评论(0) 编辑词条

混沌密码学的研究现状
(1)国外研究现状
       1949年，香农发表“保密系统的信息理论”，为密码系统建立了理论基础，使密码学成为一门科学，并促使经典的对称加密系统DES、AES的产生和发展。1963年，美国气象学家Lorenz在研究模拟天气预报时发现了著名的Lorenz吸引子。1975年，美籍华人李天岩和美国数学家约克在美国数学月刊上联名发表了一篇震动整个学术界的论文“周期3蕴涵混沌”。1976年，狄非和海尔曼开创了公钥密码学的新纪元，为公钥密码算法RSA的设计奠定了理论基础。
混沌在密码学中的研究按形式分为两种，一种是序列密码，即利用混沌系统产生伪随机序列作为密钥序列，对明文进行加密；另一种是分组密码，即使用明文或密钥作为混沌系统的初始条件或结构参数，通过混沌映射的迭代来产生密文。在混沌序列密码加密中，采用Henon映射、Logistic映射、改进的Logistic映射、分段线性混沌映射等等作为加密算法的研究较多。1989年8月以后，R.Mathews，D.Wheeler,L.M.Pecora和T.L.Carroll等人提出把混沌论使用到序列密码和保密通信中。1991年，解决了混沌信号的同步问题。1992年至1993年，美国麻省理工学院和都柏林大学等在各自的实验室,采用混沌掩盖法、混沌开关法和混沌调制法验证混沌保密机的可行性。从此，混沌密码及其系统的研究引起了高度关注，出现了较典型混沌密码发生系统，如Jakimoski G设计的一种分组加密系统、Stojanovski T提出的伪随机数发生器、Geng Zhao和Pina Bergamo等人提出的公钥密码算法中都是以混沌映射为基础的。
        国际著名刊物IEEE Transactions on Circuits And System不断刊载混沌学在密码学中应用的文章，如S.Behnia等人提出了一种新的基于混合混沌映射的图像加密算法、D.R.Frey提出了用于保密通信的混沌数字加密法、Toni Stojanovski等人提出使用混沌映射产生伪随机位等等。随着密码编码学的不断发展，分析方案也在不断改进，传统的加密方法随着现代计算机运算能力的迅速提高而越来越不安全，如寄存器输出的m序列已经能够破译、1997年加密标准DES已经于被攻破、2005年报道应用于商业的hash散列算法MD5和SHAI被成功的攻击、而1024比特的RSA也可能在2010年被攻破。2004年8月，在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码学大会上，王小云宣布了她及她的研究小组近年来的研究成果一对MDS、HAVAL一128、MD4和犯PEMD等四个著名密码算法的破译结果。2005年2月，王小云在破解SHA一1密码算法中又取得突破性成果，用比以前更简单一些的方法找到了sHA一1密码的漏洞。这就证明了现有的主要的标准Hash函数不再安全。混沌加密算法设计与分析的研究、混沌加密应用的研究至今仍是国际研究的热点。
(2)国内研究现状
        我国对混沌密码学的研究主要从上世纪90年代开始，尽管涉足稍晚，但也发展迅速，出现了李树钧、金晨辉、周红等专家和学者，都在混沌密码系统的设计和分析上做出了探索性工作。在密码设计方面：王相生等人提出一种可以通过随机改变混沌映射的参数来提高混沌的复杂性，便于软硬件实现的序列密码生成方法；周红等人利用多次选代混沌映射设计了具有均衡分布特性的非线性前馈型流密码，并指出了存在的问题和解决方法等等。在分析方面，桑涛等人指出一类基于分段线性混沌映射的流密码设计方案和可能存在潜在的攻击方法，并提出一种新型的密钥空间更大、安全性更高的逐段二次方根混沌映射，用于反馈序列密码的设计；丁群等人利用基于FPGA方案分别实现Logistic混沌系统和Lorenz混沌系统硬件电路,并应用到网络数据加密、串行数据加密装置中；在Hash函数方面，刘光杰等人提出了一种基于混沌神经网络的单向Hash函数，张瀚等人提出了一种基于时空混沌系统的Hash函数构造方法，以线性变换后的消息数作为一组初值来驱动单向祸合映像格子的时空混沌系统，产生时空混沌序列，取其空间最后一组混沌序列的适当项，线性映射为Hash值要求的128bit值。王小敏在对多个满足Kelber条件的滤波器组成的复合系统进行初步分析的基础上，提出了一个基于复合非线性数字滤波器的带密钥的Hash算法。 李树钧等人指出周红提出的前馈型流密码的设计可以被多分辨率法攻击，是不够安全的，尤其在有限精度状况下，密钥的随机分配可以降低总体密钥熵。金晨辉等人提出将线性密码分析的思想结合混沌密码的分割攻击方法，对混沌序列密码进行相关密钥攻击，大大提高攻击效率等等。在我国，政府和军事部门不断重视密码学的应用，保密化成为我军通信现代化建设的重要目标之一。