无退化的混沌密码标准实现研究

The chaos-based encryption is important for research and design of new cryptography technology. There is no uniform standard in the design, test and analysis of chaotic ciphers. Therefore, it is significant to study the overall structure of chaotic cryptography and the criterion of non degenerate implementation. The main research contents of this project include: (1) study on chaotic cipher standardization theory, including systematic analysis of chaotic cipher, general performance index of chaotic cryptography, systematic design criterion for chaotic cryptography and chaotic cryptographic security analysis tool. (2)study on the implementation of non degenerate chaotic cipher, including the degradation characteristics and new theory of chaos over finite fields and the new method for hardware implementation of non degenerate chaotic cipher. In this project, the research contents not only promote the theorization and practical process of chaotic cipher, but also support the research and development of new password technology with independent intellectual property rights in China,seizing the new growing point of scientific research. The research results have broad application prospects in the fields of secure communication, information security, spread spectrum communication, image encryption and video encryption.

混沌密码技术在新密码技术研究和设计中占有重要的地位。混沌密码在设计、测试和分析上都缺乏统一的标准，因此，对混沌密码进行整体结构的标准化研究和无退化实现准则研究有着重大的意义。本项目主要研究内容包括：(1) 研究混沌密码标准化理论，包括系统化的混沌密码分析体系、通用的混沌密码综合性能指标、系统化的混沌密码设计准则和混沌密码安全特性分析工具。(2)研究无退化的混沌密码实现准则，包括有限域上混沌数字化后退化特性和新理论，无退化的混沌密码硬件实现新方法。本课题所研究内容可以促进混沌密码理论化和实用化进程，为我国研究开发具有自主知识产权的新密码技术提供支撑，抢占科学研究的新生长点。研究成果在保密通信、信息安全、扩频通信、图像加密和视频加密等领域具有广阔的应用前景。

混沌密码技术在新密码技术研究和设计中占有重要的地位，抢占科学研究的前沿阵地，科学技术服务国民经济的新增长点。本项目的主要研究成果有：在无退化混沌理论研究方面，提出了基于矩阵特征值配置李雅谱诺夫指数的算法，构造了无退化离散/连续混沌系统；在无退化混沌密码算法方面，提出了基于无退化混沌量化混淆的动态S盒构造方法，设计了无退化混沌分组密码算法，提出了混沌系统拼接量化方法，设计了无退化混沌序列密码算法；在抗退化混沌理论研究方面，提出基于分区初等元胞自动机的二维伪随机耦合映像格系统设计算法，提出对一维Chebyshev混沌系统的全部扰动对象进行扰动的方法，设计了基于抗退化混沌系统的动态S盒；在“广义一次一算法”混沌分组密码算法方面，提出了基于混沌的双模块Feistel结构高安全性高速分组密码算法（CFE）以及基于混沌的双模块动态S盒高安全性高速分组密码算法（CSE），已被其他学者证明了其较高的安全性，基于CFE算法，与企业合作研制了LTS100门卫式端对端移动电话密码机，处于测试试用阶段，状态良好；在混沌分组密码算法研究研究方面，提出了扩大时空混沌耦合映象模型的格子数来构造S盒的算法，设计了基于AES代替-置换结构进行改进的分组密码算法；在混沌系统的FPGA硬件电路设计与实现方面，提出了基于组合符号函数的可控奇数单向多涡卷混沌系统族的构造方法，提出了基于FPGA的混沌系统通用设计方案，为使用混沌信号的各种保密通信系统提供一种切实可行的硬件实现方法；在混沌数字调制技术方面，提出了新型QAM星座图优化方法，提出了基于正交编码技术的高效OFDM- DCSK系统设计方案；在混沌可视媒体分级加密算法方面，提出了基于多级混沌映射的图像、视频、3D模型分级加密方法。通过本项目的资助，出版1部学术专著，获得8项国家发明专利授权，发表60余篇学术论文，多次参与组织了国内学术会议，培养了多名研究生，完成了项目预期目标。