CN107835070B - 一种简单的嵌入式加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种简单的嵌入式加密方法，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

一种简单的嵌入式加密方法
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，特别是涉及一种简单的嵌入式加密方法。
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)来产生两个二进制序列Aj和Dj，并将这两个二进制序列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序列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，提供一种单的嵌入式加密方法及装置。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种简单的嵌入式加密方法，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，
选定的logistic映射为
Figure GDA0002555352110000021
式中，
Figure GDA0002555352110000022
表示第i次映射迭代n次后的值，i＝1,2,3....b-1,a-1,b,a,u为设定值，且u∈(1.64,2)，
Figure GDA0002555352110000023
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4个明文子块；
步骤4.2，分别将4个明文子块均同时循环左移或右移64位后，获得4个明文子块的移位明文子块；
步骤4.3，将4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4*64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。
一种单的嵌入式加密方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，选择一个logistic映射作为子密钥序列的产生方式：
Figure GDA0002555352110000031
式中：
Figure GDA0002555352110000032
表示第i次映射迭代n次后的值。u为设定值，且u∈(1.64,2)。
Figure GDA0002555352110000033
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，将明文划分成一序列长度为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
Figure GDA0002555352110000034
(二进制形式为：
Figure GDA0002555352110000035
其中
Figure GDA0002555352110000036
表示的第n个二进制)。从
Figure GDA0002555352110000037
(i＝1,2,3....)中抽取第2,3二进制位上的数值，得到1个8比特的序列
Figure GDA0002555352110000038
经过20次迭代和抽取得到256比特的序列A和32比特的序列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
Figure GDA0002555352110000039
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′kC,k。其中，
S＝(H17,2H17,3+H18,2H18,3+H19,2H19,3+H20,2H20,3)mod64。
步骤5，将A与C′kC,k进行异或操作，得到加密密文：
Figure GDA00025553521100000310
步骤6，设Ck(i)为密文Ck中第i个字节的值，计算E1～E4如下：
Figure GDA0002555352110000041
Figure GDA0002555352110000042
Figure GDA0002555352110000043
Figure GDA0002555352110000044
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～E4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2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。
如图3所示，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)

1.一种简单的嵌入式加密方法，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＝H1,2H1,3H2,2H2,3H3,2H3,3......H16,2H16,3
D＝H17,2H17,3H18,2H18,3H19,2H19,3H20,2H20,3
其中，式中
Figure FDA0002588345660000011
Figure FDA0002588345660000012
和
Figure FDA0002588345660000013
序列均为比特序列，j表示迭代次数；
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4个明文子块；
步骤4.2，分别将4个明文子块均同时循环左移或右移64位后，获得4个明文子块的移位明文子块；
步骤4.3，将4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4*64位后，得到中间密文；
上述步骤4.2中每个明文子块的移位方向一致，且明文子块的移位方向和步骤4.4中的移位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所述的一种简单的嵌入式加密方法，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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Address before: Room 1401, unit 2, building 10, Renjia Xiyuan, Changmu neighborhood, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Jin Jia

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Address after: No.2, South Section 2, Guixi Avenue, Guiyang street, Dianjiang County, Chongqing

Patentee after: Chongqing Sanyin Qiancheng Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 1401, unit 2, building 10, Renjia Xiyuan, Changmu neighborhood, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Jin Jia

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Address before: No.2, South Section 2, Guixi Avenue, Guiyang street, Dianjiang County, Chongqing

Patentee before: Chongqing Sanyin Qiancheng Technology Co.,Ltd.

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Address before: Room 903, 9th Floor, Zone A, Building 1, No. 57, Jianger Road, Changhe Street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310000

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