CN103036677A - 改进pareek加密方法 - Google Patents

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吴伟林
何戎辽
宋慧
谭慧超
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Abstract

一种改进PAREEK加密方法，包括构造序列表DT1，序列表DT1中包括用于构建对第i块明文加密的加密秘钥Si的N初始值参数,其中N为构建加密秘钥Si的混沌索引号；本发明所述改进PAREEK加密方法对第i块明文，所述与第1至第（i-1）块加密完成的明文相关。采用本发明所述的改进PAREEK加密方法，产生流秘钥中引入了明文反馈，对不同明文，对应的流秘钥不仅依赖于既定秘钥K，也依赖于明文内容，使得对明文的破译变得困难，加密的安全性增加。

Description

改进PAREEK加密方法
技术领域
本发明属于通信领域，涉及一种改进PAREEK加密方法。 
背景技术
印度学者Pareek等提出了一个与众不同的混沌流密码系统，PAREEK加密方法一种具体实施方式为使用四个一维混沌函数和一个128-bit的外部密钥K，K被划分为16个被称为会话密钥的8-bit块Ki，为四个混沌函数产生初始条件。 
K=K1K2K3…K16
相应地明文P及密文C被划分成8-bit块序列，多个块再组成一组，且每组所包含的块数可以不同。
P=P1P2P3…Pn
C=C1C2C3…Cn
要进行加密，四个混沌函数的初始条件IC首先通过会话密钥由以下规则产生：
                          IC=R-[R]     -----①
R= 
Figure 2012105317023100002DEST_PATH_IMAGE001
     ---②                                    
其中Ki和[*]分别代表第i个会话密钥和地板函数。
随后建立两个动态表DT1和DT2，DT1用于存储四个混沌方程的初始条件IC和混沌索引号N；DT2行数与会话密钥数相等，每一行用于处理一组明/密文，每行分三列，第一列用于存储每一组明/密文所包含的块数B，第二列指定混沌索引号N，而所需的迭代数IT被放在最后一列中。DT2中第n行所存的B、N、IT的值由以下方程决定: 
B=Yn              -----③                            
N=Ynmod4        ------④
IT=decimal equivalent of the ((Ynmod16) +1)-th session key -----⑤
其中:
Figure 219476DEST_PATH_IMAGE002
        ------⑥              
       
Figure 802904DEST_PATH_IMAGE003
               ------⑦           
这里mod是运算符号，表示模运算 。
要加/解密由B个块组成的一组明/密文，第N个混沌方程从初始条件IC开始迭代IT次，其中B、 N、IT的值从DT2的当前行即第N行读取，与它们对应的混沌方程N的IC值从DT1取得。然后混沌方程N迭代IT次得到的混沌值
Figure 927986DEST_PATH_IMAGE004
被用来完成加/解密如下: 
                       
Figure 98384DEST_PATH_IMAGE006
 Pi、Ci分别代表第i块加密/解密得到的明/密文。最后，还要通过将DT1中混沌映射N的IC值用新得到的状态
Figure 44474DEST_PATH_IMAGE004
代替来更新以为处理下一块明/密文做准备。在这一组的B个块都被处理完后，DT2的当前行下移一行以处理下一组信息块。 
当DT2被完全耗尽，也就是处理完与DT2中所有行的第一列的值之和U块数相同的明/密文后，可以根据方程重新填充。不过，这次的IC值由在处理第U块信息后得到的
Figure 723980DEST_PATH_IMAGE004
值决定而不再是方程①至⑦。 
上述PAREEK加密方法存在的问题是由密钥K产生流密钥S = S1S2...Si，其中
Figure 563760DEST_PATH_IMAGE007
，流秘钥仅依赖于密钥K，而没有接受明/密文反馈，导致了整个流密钥与明文无关，使得对明文的破译变得容易。 
发明内容
为克服原有PAREEK算法加密/解密过程中流秘钥没有接受明/密文反馈而导致明文破译相对容易的技术缺陷，本发明提供一种改进PAREEK加密方法。 
本发明所述改进PAREEK加密方法，包括构造序列表DT1，序列表DT1中包括用于构建对第i块明文加密的加密秘钥Si的N初始值参数ICNi,其中N为构建加密秘钥Si的混沌索引号；对第i块明文，所述ICNi与第1至第（i-1）块加密完成的明文相关。 
优选的，所述
Figure DEST_PATH_520498DEST_PATH_IMAGE008
符合下式 
Figure DEST_PATH_680215DEST_PATH_IMAGE009
Figure DEST_PATH_92742DEST_PATH_IMAGE010
N为构建加密秘钥Si的混沌索引号，P0至Pi为第i块加密后的明文，⊕代表XOR运算。
具体的，所述Si的产生方式为 
                          
Figure DEST_PATH_996107DEST_PATH_IMAGE007
其中为第i块密文对应的加密混沌值。
具体的，所述改进PAREEK加密方法对第i块密文Ci解密的方法为： 
Figure DEST_PATH_242729DEST_PATH_IMAGE006
。
对应的，所述改进PAREEK加密方法对第i块明文Pi加密的方法为： 
Figure 296617DEST_PATH_IMAGE005
。
采用本发明所述的改进PAREEK加密方法，产生流秘钥中引入了明文反馈，对不同明文，对应的流秘钥不仅依赖于既定秘钥K，也依赖于明文内容，使得对明文的破译变得困难，加密的安全性增加。 
本发明中，具体提供了一种使用明文和既定秘钥K构建流秘钥的方法，仅包含简单的异或和求模运算，并且位于加密每一明文块的混沌迭代循环之外，不是一种耗时操作，不会影响加/解密效率。 
附图说明
图1示出本发明一个实施例所述的表一； 
图2示出本发明一个实施例所述的表二；
图3示出本发明一个实施例所述的表三；
图4示出本发明一个实施例所述的表四；
图5示出本发明一个实施例所述的表五；
图6示出本发明一个实施例所述的表六。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。 
本发明所述改进PAREEK加密方法，包括构造序列表DT1，序列表DT1中包括用于构建对第i块明文加密的加密秘钥Si的N初始值参数
Figure DEST_PATH_584029DEST_PATH_IMAGE008
,其中N为构建加密秘钥Si的混沌索引号； 
其特征在于：对第i块明文，所述与第1至第（i-1）块加密完成的明文相关。
产生后，用于替换DT1表中的IC值，被替换后的IC值经过IT次迭代，得到值，使用
Figure DEST_PATH_384123DEST_PATH_IMAGE012
计算得出加密秘钥Si。 
上述过程中，所述
Figure DEST_PATH_629290DEST_PATH_IMAGE008
用于产生对第i块明文加密的加密秘钥Si,相对传统PAREEK算法，本发明对加密秘钥Si的产生过程引入了已经加密完成的明文因素，使得对不同的密文或明文，流秘钥也不同。 
优选的，本发明所述
Figure DEST_PATH_519886DEST_PATH_IMAGE008
引入明文加密的步骤符合下式 
Figure DEST_PATH_192307DEST_PATH_IMAGE009
            ------⑧
Figure DEST_PATH_676509DEST_PATH_IMAGE010
 ------⑨
N为构建加密秘钥Si的混沌索引号，P0至Pi为第i块加密后的明文，⊕代表XOR运算。对
Figure DEST_PATH_850001DEST_PATH_IMAGE008
加密的方式对之前完成加密的每块明文都引入加密步骤中，增大了破译难度，同时仅使用简单的异或运算和模运算，不是一种耗时操作，不会影响密码使用者加密或解密的效率。
具体的，所述Si的产生方式为： 
                          
Figure 698353DEST_PATH_IMAGE007
  -------⑩
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为第i块密文对应的加密混沌值。
具体的，所述改进PAREEK加密方法对第i块密文Ci解密的方法为： 
Figure DEST_PATH_675503DEST_PATH_IMAGE006
。
对应的，所述改进PAREEK加密方法对第i块明文Pi加密的方法为： 
Figure DEST_PATH_262473DEST_PATH_IMAGE005
。
为更好的说明本发明的技术效果，发明人使用传统PAREEK算法和改进PAREEK加密方法对两串文字分别进行加密。 
被加密的文字为明文A1（38ty348thABh380*t84gh9yu690j*h）和明文A2（kbj409uy80*gu034g8*mb5ponkln），星号代表此处的明文为空格，采用的密钥使用十六进制表示是（0123456789ABCDEF1F2E3D4C5B6A7988）。 
第一步：根据方程①和②计算出依赖于密钥的DT1的初始设置如附图1表一。 
第二步：根据方程①~⑦，填写DT2的初始内容以为加密明文的前16位做准备，其内容如附图2表二。 
第三步:按序分别读取存于DT1和DT2中变量IC, B, N, IT的值以加密明文A1，同时按照传统PAREEK算法的规则更新DT1和DT2，这个加密过程的一部分被显示于附图3表三。 
第四步:由于方程①~⑦决定了表1与表2的内容独立于明/密文，所以如果用同样的密钥加密任意其它明文串如明文A2,那么其DT1, DT2的内容必然就与我们前面所列的表一和表二相一致，我们将加密明文A2的一部分过程列于附图4表四。 
比较表三和表四，我们能发现它们第六列的值也就是序列完全相同，而 
Si=[×105] mod 256
可见在传统Pareek的流密码算法中，只要密钥相同，那么它加密任何明文的密钥流都是相同的，即它的流密钥独立于明文。
使用本发明所述的改进PAREEK加密方法对明文A1和A2进行加密，由于明文和初始秘钥相同，因此表一和表二内容相同，从产生
Figure DEST_PATH_600679DEST_PATH_IMAGE012
以用于产生加密秘钥开始，引入了已经加密完成的明文，因此表三和表四内容表示不同,被表五和表六替换。 
对明文A1使用改进PAREEK加密方法，利用⑧~⑩式加密的部分过程如附图5表五所示。 
对明文A2使用改进PAREEK加密方法，利用⑧~⑩式加密的部分过程如附图6表六所示。 
表五和表六的第七列具有不同的内容显示我们对原算法的修改确实使流密钥与明文有关，提高了加密明文的抗攻击性。 
采用本发明所述的改进PAREEK加密方法，产生流秘钥中引入了明文反馈，对不同明文，对应的流秘钥不仅依赖于既定秘钥K，也依赖于明文内容，使得对明文的破译变得困难，加密的安全性增加。 
本发明中，具体提供了一种使用明文和既定秘钥K构建流秘钥的方法，仅包含简单的异或和求模运算，并且位于加密每一明文块的混沌迭代循环之外，不是一种耗时操作，不会影响加/解密效率。 
本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。 
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (4)

1.改进PAREEK加密方法，包括构造序列表DT1，序列表DT1中包括用于构建对第i块明文加密的加密秘钥Si的N初始值参数                                                
Figure 2012105317023100001DEST_PATH_IMAGE001
,其中N为构建加密秘钥Si的混沌索引号；
其特征在于：对第i块明文，所述
Figure 795849DEST_PATH_IMAGE001
与第1至第（i-1）块加密完成的明文相关。
2.如权利要求1所述PAREEK加密方法，其特征在于：所述ICNi符合下式
Figure 712989DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2012105317023100001DEST_PATH_IMAGE003
N为构建加密秘钥Si的混沌索引号，P0至Pi为第i块加密后的明文，⊕代表XOR运算。
3.如权利要求1或2所述改进PAREEK加密方法，其特征在于，所述Si的产生方式为
                          
Figure 492727DEST_PATH_IMAGE004
其中
Figure 2012105317023100001DEST_PATH_IMAGE005
为第i块密文对应的加密混沌值。
4.如权利要求3所述改进PAREEK加密方法，其特征在于：所述改进PAREEK加密方法对第i块密文Ci解密的方法为： 
Figure 12570DEST_PATH_IMAGE006
。
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