基于混沌优化蚁群安全曲线选择的轻量ECC算法研究

轻量级密码是国际密码新概念，源于RFID、WSN、NFC等资源有限的无线通信新技术安全挑战。传统密码十分关注安全性，对复杂环境实用性关注不够，目前轻量级密码采用流密码和分组密码改良，存在不能提供签名认证和大规模网络密钥管理等缺陷。亟待研究轻量级公钥密码。.具有指数级破译时间的ECC是国际密码前沿热点，被认为是安全强度最高且速度较快，较适合构造轻量级公钥密码。现有几种安全曲线选择算法存在时间复杂度较高等问题，困扰ECC实用安全。.本课题研究轻量级ECC密码，将比现有ECC提高30%加解密速度。采用蚁群算法加速阶n含有大于2的160次方素因子的安全曲线选择，抵御常见攻击。拟通过混沌算法优化蚁群算初始点选择，采用马尔科夫和遗传算法优化分支定界算法，改进蚁群算法搜索进程，采用模拟退火等算法加速循环避免早熟。.本研究具有科学探索意义，为安全曲线快速选择提供非传统密码学新思路，为ECC实用化提供基础。

国际上轻量级密码是一个较新的概念，其需求源于RFID、WSN、NFC等资源有限的无线通信新技术因其开放的无线信道所引发的安全问题，传统密码设计对安全性十分关注，但是对复杂环境的实用性关注不够。研究轻量级公钥密码体制是亟待解决的问题。.作为国际密码前沿热点，由于有限群的阶n含有大于2160素因子时的破译时间复杂度是指数级，ECC被认为是安全强度最高且速度较快的公钥密码体制，较适合构造轻量级公钥密码。有必要探索改进ECC阶的计算、安全曲线选择和轻量级ECC算法设计等公认的难题。.本课题在选题方面意义：.1、.本课题的选题较早。轻量级密码的研究得到自然科学基金委支持，较863、973等相关课题指南发布早了3年。轻量级密码研究也针对工业控制安全需求，较工信部下发文件推进工业控制安全早了2年半。.2、.本课题的理论研究来源于实践需求的凝练，轻量级公钥密码体制的研究成果正在上海市智能电网产业联盟项目中进行进一步的应用研究。本课题取得成果：.1、.提出一种轻量级ECDSA算法，将验证签名与产生签名时间之比从2倍降低到约1.2倍，减少约40%。.2、.提出一种轻量级ECC加密算法，具有更快的计算速度并能有效的抵御时间攻击和能量攻击算法，对提高ECC在CBTC等无线通信系统的实现效率有一定意义。.3、.基于演化密码思想提出Koblitz安全曲线产生新方法，利用隐马尔科夫模型（HMM）预测迹向量解决基点计算难题，完成F(22000)以内Koblitz安全曲线的产生实验，产生的安全曲线NIST推荐的安全曲线具有相同安全准则，基域范围、曲线规模和产生效率均超过美国NIST公开报道参数。可提供的安全曲线基域和基点最高超过1900bit，远超过美国NIST公布的571bit。在NIST公布的F(2163)~ F(2571)范围之间还有新的安全曲线发现。.4、.提出一种结合杨辉三角算法和Weil定理求阶算法的新算法，解决了多项式求解的复数运算和精度问题这一制约Weil定理实现特征为小素数 的椭圆曲线求阶难题。 .5、.早期CM算法采用Hilbert多项式求解j不变量，由于其超大系数以及运算量，使得CM算法一直停留在理论研究上。通过引入演化算法对Weber多项式计算的改进，大大加速了采用CM算法产生大素数域安全曲线的效率。.6、.验证演化密码在公钥密码设计的成功实践。