CN107707352A - 一种嵌入式加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种嵌入式加密方法，基于logistic映射的嵌入式加密方法，包括如下步骤：步骤1，选定一个logistic映射作为子密钥系统的产生方式，并将该logistic映射中的各映射分别迭代一定的次数，步骤2，然后将明文以二进制分成若干块；步骤3，在步骤1所得的迭代基础上，再对logistic映射中的各映射进行一定次数的迭代得到A和D两部分；步骤4，对步骤2所得的各明文块分别进行移位变换后，得到对应的中间密文。本发明以logistic映射核心，进行高次二阶加密嵌入方式，实现加密多次迭代高次处理产生复杂可变密钥，该装置可以嵌入到各种电子产品中，提高电子产品的安全。

Description

一种嵌入式加密方法
本申请是申请日为2015年02月09日、名称为“基于高次二阶 logistic映射的嵌入式加密方法及装置”、申请号为201510066179.5的 发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及加密领域，特别是涉及一种嵌入式加密方法。
背景技术
一般的logistic映射加密方法主要是依靠映射的初始值x0和u(算 法密钥)来产生两个二进制系列Aj和Dj，并将这两个二进制系列Aj和Dj看做此密码系统的子密钥来实现加密的。然而，logistic映射加密方法 分析和发现系列Aj和Dj均是由logistic映射完全确定的，与明文和密 文等因素无关。这样，当攻击者获得了任一明文的Aj和Dj后，就可以用此Aj和Dj直接攻击使用了相同密钥加密的密文，这不仅会使信息安全存在隐 患，还将会成为安全漏洞。可见，仅通过简单的logistic映射的加密方 法是不能保证信息安全的。
为了提高信息安全，目前所采用的更为复杂的logistic映射加密方 法包括有空间划分的流加密、多个logistic映射的流加密和二阶 logistic映射加密等。然而，这些复杂的logistic映射加密方法，虽然 较多的迭代次数能够在一定程度上保证信息安全，但是在实现信息传输 时，密钥不能更好随时改变，可靠性降低，依旧达不到信息安全传输的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有logistic映射加密方法中所存在 的密钥简单和密钥不可变等不足，提供一种一种嵌入式加密方法方法及装 置。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种嵌入式加密方法，包括如下步骤：
步骤1，选定一个logistic映射作为子密钥系统的产生方式，并将该 logistic映射中的各映射分别迭代一定的次数，
选定的logistic映射为
式中，表示第i次映射迭代n次后续的值， i＝1,2,3....b-1,a-1,b,a,u为设定值，且u∈(1.64,2)，和u均为 双精度类型的数值，a＝1,2,3......,b＝1,2,3......，且a、b的取 值根据用户使用的复杂度和处理器计算能力选取；
步骤2，然后将明文以二进制分成若干块；
步骤3，在步骤1所得的迭代基础上，再对logistic映射中的各映射 进行一定次数的迭代得到A和D两部分；
步骤4，对步骤2所得的各明文块分别进行移位变换后，得到对应的 中间密文；
步骤4.1，将明文块分为m个明文子块；其中m为大于1的正整数；
步骤4.2，分别将每个明文子块均同时循环左移或右移S位后，获得 每个明文子块的移位明文子块；
步骤4.3，将每个移位明文子块按其所对应的明文子块的顺序合并得 到移位明文块；
步骤4.4，将移位明文块循环左移或右移m×S位后，得到中间密文；
上述步骤4.2和步骤4.4中，每个明文子块的移位方向一致，且明文 子块和明文块的移位方向也一致；
步骤5，将步骤3所得A和步骤4所得的中间密文进行异或运算；
步骤6，判断是否所有的明文块均已加密完毕；若完毕，则结束；否 则，返回步骤3继续加密。
上述方案中，优选的是步骤1中对logistic映射中的各映射进行首 次迭代的次数大于步骤3中对logistic映射中的各映射进行再次迭代的 次数。
本发明的优点与效果是：
本发明克服了传统logistic映射加密方法中密钥简单和密钥不可变 等缺点，以logistic映射核心，采用stm32F407进行高次二阶加密嵌入 方式，实现加密多次迭代高次处理产生复杂可变密钥，该装置可以嵌入到 各种电子产品中，提高电子产品的安全。
附图说明
图1是本发明的加密流程图；
图2是本发明的logistic映射分岔图；
图3是本发明的二阶高次logistic映射图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种一种嵌入式加密方法方法，如图1所示，包括如下步 骤：
步骤1，选择一个logistic映射作为子密钥系列的产生方式：
式中：表示第i次映射迭代n次后续的值。u为设定值，且u∈ (1.64,2)。和u均为双精度类型的数值，a＝1,2,3......,b＝ 1,2,3......(a、b的取值根据用户使用的复杂度和处理器计算能力选 取)。为了消除瞬时值的影响，在本发明优选实施例中，将式(1)中的映 射分别迭代200次，得到x200为产生密钥的起点。
步骤2，将明文划分成一系列长度为256比特的分组，最后一个分组 若长度不足则补零。
步骤3，将式(1)中各映射再分别迭代40次。设第i次映射的第j次 迭代值为(二进制形式为：其中表示的第n 个二进制)。从中抽取第2,3二进制位上的数值，得 到1个8比特的系列经过20次迭代和抽取得 到256比特的系列A和32比特的系列D分别如下：
A＝H1,2H1,3H2,2H2,3H3,2H3,3......H16,2H16,3
D＝H17,2H17,3H18,2H18,3H19,2H19,3H20,2H20,3
其中，式中
步骤4，对明文块进行移位变换。
首先，将明文块pk(k＝1,2……)均分为64比特的四块：Pk1、Pk2、 Pk3和Pk4分别循环左移S1、S2、S3和S4位，其中S1＝(H17,2H17,3)mod64,S2＝ (H18,2H18,3)mod64,S3＝(H19,2H19,3)mod64和S4＝(H20,2H20,3)mod64。
然后，将Pk1、Pk2、Pk3和Pk4合并得到Pk,，再将Pk,循环左移S位， 得到中间密文C,k。其中，
S＝(H17,2H17,3+H18,2H18,3+H19,2H19,3+H20,2H20,3)mod64。
步骤5，将A与C,k进行异或操作，得到加密密文：
步骤6，设Ck(i)为密文Ck中第i个字节的值，计算E1～E4如下：
步骤7，若明文块全部加密完毕，则结束；否则对式(1)中各式分别迭 代E1～E4，然后转到步骤3迭代40次。
本加密方法首先将初始密钥高次迭代200次，达到密钥的复杂；然后 将明文以二进制分成若干块，为后面加密做准备；再将之前迭代的密钥再 进一步迭代得到A和D两部分，再拿其中一部分与经过移位运算的明文 进行异或运算。如图1，E1～E 4加密基本完成的模块，然后再进一步判 断是否所有的明文已经加密完，如果没有再返回继续加密。在每一次迭代 的密钥都是不同的达到时变性，达到加密信息安全目的。
如图3所示，是本发明的logistic映射分岔图，当取参数a＝2，b＝ 3时，这个图是参数u从0到2.0变化的分岔图，由图可知，1.64-2.0范 围内是混沌运动，可以用于加密。当确定u的值而改变a、b的取值，都 会产生不同值，从而使加密更加好。
是本发明的二阶高次logistic映射图，图中是u取1.649的迭代演化 图。从图中可以看出迭代运算出来的数据是混沌的，当我们在图3满映射 范围内都可以改变u的值，给加密有了更多的选择性，更好的提高安全性。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限 于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可 作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的 范围内。

Claims (2)

1.一种嵌入式加密方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，选定一个logistic映射作为子密钥系统的产生方式，并将该logistic映射中的各映射分别迭代一定的次数，
步骤2，然后将明文以二进制分成若干块；
步骤3，在步骤1所得的迭代基础上，再对logistic映射中的各映射进行一定次数的迭代得到A和D两部分；
A和D量部分的具体算式为：
A＝H1,2H1,3H2,2H2,3H3,2H3,3......H16,2H16,3
D＝H17,2H17,3H18,2H18,3H19,2H19,3H20,2H20,3
其中，式中 为一个8比特系列；
步骤4，对步骤2所得的各明文块分别进行移位变换后，得到对应的中间密文；
步骤4.1，将明文块分为m个明文子块；其中m为大于1的正整数；
步骤4.2，分别将每个明文子块均同时循环左移或右移S位后，获得每个明文子块的移位明文子块；
步骤4.3，将每个移位明文子块按其所对应的明文子块的顺序合并得到移位明文块；
步骤4.4，将移位明文块循环左移或右移m×S位后，得到中间密文；
上述步骤4.2和步骤4.4中，每个明文子块的移位方向一致，且明文子块和明文块的移位方向也一致；
步骤5，将步骤3所得A和步骤4所得的中间密文进行异或运算；
步骤6，判断是否所有的明文块均已加密完毕；若完毕，则结束；否则，返回步骤3继续加密。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式加密方法，其特征在于：步骤1中对logistic映射中的各映射进行首次迭代的次数大于步骤3中对logistic映射中的各映射进行再次迭代的次数。
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Effective date of registration: 20190604

Address after: 511495 No. 1608, Hanxing East Road, Zhongcun Street, Panyu District, Guangzhou, Guangdong Province

Applicant after: Guangzhou Shuchi Information Technology Co.,Ltd.

Address before: 530007 Guangxi University For Nationalities, 188 East University Road, XiXiangTang District, Nanning, the Guangxi Zhuang Autonomous Region

Applicant before: Wu Shigui

GR01 Patent grant
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Denomination of invention: An embedded encryption method

Granted publication date: 20190702

Pledgee: Guangzhou Baiyun Branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Guangzhou Shuchi Information Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980022102