CN110011783B - 一种汉字的加密、解密方法 - Google Patents

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CN110011783B CN201910215417.2A CN201910215417A CN110011783B CN 110011783 B CN110011783 B CN 110011783B CN 201910215417 A CN201910215417 A CN 201910215417A CN 110011783 B CN110011783 B CN 110011783B
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Abstract

本发明公开了一种汉字的加密、解密方法，包括如下步骤：将某段汉字转化成区数值序列、码数值序列；根据外部加密密钥以及与待加密汉字相关的混沌系统初值、参数、初始迭代步数和抽取间隔等数据，利用混沌系统产生混沌信号；根据混沌序列排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列、码数值序列分别进行置乱，再进行数值与汉字的转换，得到该段汉字的加密密文，通过类似的方法可将密文解密恢复出原始的某段汉字。本发明采用混沌序列的置乱规则，对汉字转换而成的数值序列进行置乱或者反置乱，具有良好的抵抗已知/选择明文攻击、唯密文攻击的性能，保证了汉字加密与解密的安全性和可行性。

Description

一种汉字的加密、解密方法
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种汉字的加密、解密方法。
背景技术
随着计算机和通信技术的迅猛发展，计算机网络已成为众多领域进行信息交换的手段。但在计算机网络进行信息交换时，难免会存在着诸多的不安全因素，比如信息被窃取、篡改和伪造。对此，一方面可以增强物理线路和网络节点的安全性，另一方面可以对传输中的信息进行加密。加密后的信息即使被不法分子截获，对其而言也是杂乱无章、毫无意义的信息。
然而，目前大多数主流信息加密解密技术都只能应用于如字母、数字、标点符号等单字节字符构成的信息，而可用于计算机汉字这种双字节字符所构成的信息文件加密的既简单又可靠的密码体制却不多，并且目前加密方法出现太多不易书写或者辨认的密文字符；现有的文字加密方法通常采用传统的代替加密法，即通过用别的汉字代替明文中的汉字来达到保密的目的，如将汉字用与其没有任何联系的一组整数串代替表示，然后对该整数串用DES加密法进行加密，考虑到DES密钥的安全和传输问题，又用RSA加密法对DES的密钥进行三次加密，从而将数据和信息转换为不可辨识的密文。在此情况下，结合混沌密码技术提出一种安全可靠的汉字加密、解密方法势在必行。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种汉字的加密以及解密方法，利用混沌系统所产生混沌序列排序前、后的位置变化规则，将某段汉字转化成数值序列并进行置乱以生成密文，从而保证了汉字加密与解密的安全性和可行性。
技术方案：本发明所述的一种汉字的加密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段汉字逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]，得到区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}和位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}，其中数值序列P1、P2的长度与该段汉字的长度一致，记为L；
(2)产生混沌序列：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值x1、参数μ、初始迭代步数m和抽取间隔n1、n2，
令
Figure GDA0003392863120000011
则
x1＝mod(kp1+α,0.99998)+0.00002，
μ＝β+mod(kp1,4-β)，
Figure GDA0003392863120000021
Figure GDA0003392863120000022
Figure GDA0003392863120000023
其中，α∈(0,1)，β∈[3.75,4)，从而保证x1∈(0,1)，μ∈[3.75,4)，m∈[410,476]的整数，n1∈[1,13]的整数，n2∈[1,19]的整数，可见混沌系统的初值x1、参数μ、初始迭代步数m和抽取间隔n1、n2不仅与外部密钥α、β有关，而且会随着待加密的该段汉字变化；
然后由初值x1和参数μ，对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
xk+1＝μ×xk×(1-xk)
得到混沌序列X，从第m个元素开始每隔n1个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Y，并从第m个元素开始每隔n2个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Z；
(3)区、位数值序列置乱：
将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}进行置乱，得到置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000024
，同时将混沌序列Z按升序排序，根据序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}进行置乱，得到置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000025
(4)转码：将置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000026
和置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000027
，进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列C，即为该段汉字的加密密文，其中序列C的长度为
Figure GDA0003392863120000028
，且
Figure GDA0003392863120000029
，数值与汉字的转换关系表述为，
设定一个空字符序列C，将置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000210
和置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000211
中各对应元素依次进行如下运算，
首先进行判断，如果
Figure GDA00033928631200000212
且
Figure GDA00033928631200000213
，那么在字符序列C中添加1个空格，即C＝[C,″]，并设
Figure GDA0003392863120000031
然后利用native2unicode(·)函数将区位码数值数据转换为单个汉字，并添加到字符序列C中，即
Figure GDA0003392863120000032
进一步的，步骤(1)中所述的将某段汉字逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]，其中某段汉字来自于GB2312字符集中双字节编码的6763个汉字；逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]是指采用unicode 2native(·)函数，将单个汉字转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]。
本发明还公开了一种汉字的解密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密汉字密文
Figure GDA0003392863120000033
逐字转换成数值型数据[Ri1,Ri2]，得到区数值序列R1＝{R11,R21,...,Ri1,....,RL1}和位数值序列R2＝{R12,R22,...,Ri2,....,RL2}，其中数值序列R1、R2的长度为
Figure GDA0003392863120000034
，某段待解密汉字密文的长度为
Figure GDA0003392863120000035
，
Figure GDA0003392863120000036
将某段待解密汉字密文
Figure GDA0003392863120000037
逐字转换成数值型数据[Ri1,Ri2]的转换关系表述为，
首先将某段待解密密文
Figure GDA0003392863120000038
转换为数值序列R，即
Figure GDA0003392863120000039
然后从数值序列R中逐个查找是否有数值为32的元素，如果有，则将后一元素数值加1，并删除该数值为32的元素，
最后将数值序列R中邻近两两元素组合，得到单个密文汉字转换而成的区位码数值型数据[Ri1,Ri2]，从而得到区数值序列
Figure GDA00033928631200000310
和位数值序列
Figure GDA00033928631200000311
(2)产生混沌序列：
首先利用外部解密密钥
Figure GDA00033928631200000312
按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值
Figure GDA00033928631200000313
参数
Figure GDA00033928631200000314
、初始迭代步数
Figure GDA00033928631200000315
和抽取间隔
Figure GDA00033928631200000316
令
Figure GDA00033928631200000317
则
Figure GDA00033928631200000318
Figure GDA00033928631200000319
Figure GDA0003392863120000041
Figure GDA0003392863120000042
Figure GDA0003392863120000043
其中，
Figure GDA0003392863120000044
从而保证
Figure GDA0003392863120000045
的整数，
Figure GDA0003392863120000046
的整数，
Figure GDA0003392863120000047
的整数，可见混沌系统的初值
Figure GDA0003392863120000048
、参数
Figure GDA0003392863120000049
初始迭代步数
Figure GDA00033928631200000410
和抽取间隔
Figure GDA00033928631200000411
不仅与外部密钥
Figure GDA00033928631200000412
有关，而且会随着待解密密文变化；
然后由初值
Figure GDA00033928631200000413
和参数
Figure GDA00033928631200000414
，对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，
Figure GDA00033928631200000415
表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
Figure GDA00033928631200000416
得到混沌序列
Figure GDA00033928631200000417
，从第
Figure GDA00033928631200000418
个元素开始每隔
Figure GDA00033928631200000419
个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA00033928631200000420
的混沌序列
Figure GDA00033928631200000421
并从第
Figure GDA00033928631200000422
个元素开始每隔
Figure GDA00033928631200000423
个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA00033928631200000424
的混沌序列
Figure GDA00033928631200000425
(3)区、位数值序列反置乱：
将混沌序列
Figure GDA00033928631200000426
按升序排序，根据序列
Figure GDA00033928631200000427
排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列
Figure GDA00033928631200000428
进行反置乱，得到反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000429
同时将混沌序列
Figure GDA00033928631200000430
按升序排序，根据序列
Figure GDA00033928631200000431
排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列
Figure GDA00033928631200000432
进行反置乱，得到反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000433
(4)转码：将反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000434
和反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000435
，进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列PP，即为该段密文解密后恢复的汉字，其中序列PP的长度为
Figure GDA00033928631200000436
，数值与汉字的转换关系表述为，
首先将反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000437
和反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000438
中对应元素组合，
然后将组合数据
Figure GDA00033928631200000439
依次进行数值与汉字的转换，其中
Figure GDA00033928631200000440
，即
Figure GDA00033928631200000441
同时判断将
Figure GDA00033928631200000442
且
Figure GDA00033928631200000443
的5种情况下数值与汉字转换结果直接置为空格符号。
有益效果：本发明根据外部加密密钥以及与待加密汉字相关的混沌系统初值、参数、初始迭代步数和抽取间隔等数据，利用混沌系统所产生混沌序列排序前、后的位置变化规则，将某段汉字转化成数值序列并进行置乱以生成密文，从而保证了汉字加密与解密的安全性和可行性。
附图说明
图1为本发明的一种汉字的加密、解密流程示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种汉字的加密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段汉字逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]，得到区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}和位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}，其中数值序列P1、P2的长度与该段汉字的长度一致，记为L，其中某段汉字来自于GB2312字符集中双字节编码的6763个汉字，逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]是指采用unicode2native(·)函数，将单个汉字转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]；
(2)产生混沌序列：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值(x1)、参数(μ)、初始迭代步数(m)和抽取间隔(n1、n2)，
令
Figure GDA0003392863120000051
则
x1＝mod(kp1+α,0.99998)+0.00002，
μ＝β+mod(kp1,4-β)，
Figure GDA0003392863120000052
Figure GDA0003392863120000053
Figure GDA0003392863120000054
其中，α∈(0,1)，β∈[3.75,4)，从而保证x1∈(0,1)，μ∈[3.75,4)，m∈[410,476]的整数，n1∈[1,13]的整数，n2∈[1,19]的整数，可见混沌系统的初值(x1)、参数(μ)、初始迭代步数(m)和抽取间隔(n1、n2)不仅与外部密钥α、β有关，而且会随着待加密的该段汉字变化；
然后由初值x1和参数μ，对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
xk+1＝μ×xk×(1-xk)
得到混沌序列X，从第m个元素开始每隔n1个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Y，并从第m个元素开始每隔n2个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Z；
(3)区、位数值序列置乱：
将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}进行置乱，得到置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000061
，同时将混沌序列Z按升序排序，根据序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}进行置乱，得到置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000062
(4)转码：将置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000063
和置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000064
，进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列C，即为该段汉字的加密密文，其中序列C的长度为
Figure GDA0003392863120000065
，且
Figure GDA0003392863120000066
，其中数值与汉字的转换关系表述为，设定一个空字符序列C，将置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000067
和置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000068
中各对应元素依次进行如下运算，
首先进行判断，如果
Figure GDA0003392863120000069
且
Figure GDA00033928631200000610
，那么在字符序列C中添加1个空格，即C＝[C,″]，并设
Figure GDA00033928631200000611
然后利用native 2 unicode(·)函数将区位码数值数据转换为单个汉字，并添加到字符序列C中，即
Figure GDA00033928631200000612
如图1所示，一种汉字的解密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密汉字密文
Figure GDA00033928631200000613
逐字转换成数值型数据[Ri1,Ri2]，得到区数值序列
Figure GDA00033928631200000614
和位数值序列
Figure GDA00033928631200000615
其中数值序列R1、R2的长度为
Figure GDA00033928631200000616
某段待解密汉字密文的长度为
Figure GDA00033928631200000617
，
Figure GDA00033928631200000618
将某段待解密汉字密文
Figure GDA00033928631200000619
逐个转换成数值型数据[Ri1,Ri2]的转换关系表述为，
首先将密文
Figure GDA0003392863120000071
转换为数值序列R，即
Figure GDA0003392863120000072
然后从数值序列R中逐个查找是否有数值为32的元素，如果有，则将后一元素数值加1，并删除该数值为32的元素，
最后将数值序列R中邻近两两元素组合，得到单个密文汉字转换而成的区位码数值型数据[Ri1,Ri2]，从而得到区数值序列
Figure GDA0003392863120000073
和位数值序列
Figure GDA0003392863120000074
(2)产生混沌序列：
首先利用外部解密密钥
Figure GDA0003392863120000075
，按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值
Figure GDA0003392863120000076
参数
Figure GDA0003392863120000077
、初始迭代步数
Figure GDA0003392863120000078
和抽取间隔
Figure GDA0003392863120000079
令
Figure GDA00033928631200000710
则
Figure GDA00033928631200000711
Figure GDA00033928631200000712
Figure GDA00033928631200000713
Figure GDA00033928631200000714
Figure GDA00033928631200000715
其中，
Figure GDA00033928631200000716
从而保证
Figure GDA00033928631200000717
的整数，
Figure GDA00033928631200000718
的整数，
Figure GDA00033928631200000719
的整数，可见混沌系统的初值
Figure GDA00033928631200000720
参数
Figure GDA00033928631200000721
初始迭代步数
Figure GDA00033928631200000722
和抽取间隔
Figure GDA00033928631200000723
不仅与外部密钥
Figure GDA00033928631200000724
有关，而且会随着待解密密文变化；
然后由初值
Figure GDA00033928631200000725
和参数
Figure GDA00033928631200000726
对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，
Figure GDA00033928631200000727
表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
Figure GDA00033928631200000728
得到混沌序列
Figure GDA00033928631200000729
从第
Figure GDA00033928631200000730
个元素开始每隔
Figure GDA00033928631200000731
个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA00033928631200000732
的混沌序列
Figure GDA00033928631200000733
并从第
Figure GDA0003392863120000081
个元素开始每隔
Figure GDA0003392863120000082
个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA0003392863120000083
的混沌序列
Figure GDA0003392863120000084
(3)区、位数值序列反置乱：
将混沌序列
Figure GDA0003392863120000085
按升序排序，根据序列
Figure GDA0003392863120000086
排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列
Figure GDA0003392863120000087
进行反置乱，得到反置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000088
同时将混沌序列
Figure GDA0003392863120000089
按升序排序，根据序列
Figure GDA00033928631200000810
排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列
Figure GDA00033928631200000811
进行反置乱，得到反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000812
(4)转码：将反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000813
和反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000814
，进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列PP，即为该段密文解密后恢复的汉字，其中序列PP的长度为
Figure GDA00033928631200000815
，数值与汉字的转换关系表述为，
首先将反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200000816
和反置乱后的位数值序列
Figure GDA00033928631200000817
中对应元素组合，
然后将组合数据
Figure GDA00033928631200000818
依次进行数值与汉字的转换，其中
Figure GDA00033928631200000819
即
Figure GDA00033928631200000820
同时判断将
Figure GDA00033928631200000821
且
Figure GDA00033928631200000822
的5种情况下数值与汉字转换结果直接置为空格符号。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
按照上述具体实施方式中一种汉字的加密方法，步骤如下：
(1)将某段汉字“信息交换用汉字编码字符集”逐个转换成数值型数据，得到区数值序列P1＝{208,207,189,187,211,186,215,177,194,215,183,188}和位数值序列P2＝{197,162,187,187,195,186,214,224,235,214,251,175}，其中数值序列P1、P2的长度与该段汉字的长度一致，记为L＝12；
(2)首先利用外部加密密钥(α＝0.12345、β＝3.75)，根据上述具体实施方式中一种汉字的加密方法步骤(2)中公式进行计算，得到混沌系统的初值(x1)、参数(μ)、初始迭代步数(m)和抽取间隔(n1、n2)为，
令
Figure GDA0003392863120000091
则
x1＝mod(0.465494791666667+0.12345,0.99998)+0.00002＝0.588964791666667，
μ＝3.75+mod(0.465494791666667,0.25)＝3.965494791666667，
m＝410+55＝465，
n1＝8+1＝9，
n2＝9+1＝10，
然后由初值x1和参数μ对上述具体实施方式中一种汉字的加密方法步骤(2)中所示的Logistic混沌系统进行迭代，得到混沌序列X，从第465个元素开始每隔9个元素取1个，从而形成长度为L＝12的混沌序列Y＝{0.479116205394668,0.991345401895228,0.857365436308152,0.483023132561656,0.982258768407639,0.974478929343616,0.686806671141185,0.267991113305673,0.986363770791501,0.115807951769989,0.744130558628698,0.141757003608140}，并从第465个元素开始每隔10个元素取1个，从而形成长度为L＝12的混沌序列Z＝{0.479116205394668,0.034022739946495,0.990474326108184,0.146285982875543,0.736475157988243,0.890578874470413,0.449515540492296,0.135478855655951,0.969889444774520,0.744130558628698,0.482449851022710,0.074136929656416}；
(3)混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则{10,12,8,1,4,7,11,3,6,5,9,2}，对区数值序列P1＝{208,207,189,187,211,186,215,177,194,215,183,188}进行置乱，得到置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000092
Figure GDA0003392863120000093
同时将混沌序列Z按升序排序，根据序列Z排序前、后的位置变化置乱规则{2,12,8,4,7,1,11,5,10,6,9,3}，对位数值序列P2＝{197,162,187,187,195,186,214,224,235,214,251,175}进行置乱，得到置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000094
Figure GDA0003392863120000095
(4)将置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000096
和置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000097
进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列C，即为该段汉字的加密密文为“注集编谢恢着符矫褐雍码匣”。
按照上述具体实施方式中一种汉字的解密方法，步骤如下：
(1)将某段待解密密文“注集编谢恢着符矫褐雍码匣”逐个转换成数值型数据，得到区数值序列R1＝{215,188,177,208,187,215,183,189,186,211,194,207}和位数值序列R2＝{162,175,224,187,214,197,251,195,214,186,235,187}，其中数值序列R1、R2的长度为
Figure GDA0003392863120000101
(2)首先利用外部解密密钥
Figure GDA0003392863120000102
根据上述具体实施方式中一种汉字的解密方法步骤(2)中公式进行计算，得到混沌系统的初值
Figure GDA0003392863120000103
参数
Figure GDA0003392863120000104
初始迭代步数
Figure GDA0003392863120000105
和抽取间隔
Figure GDA0003392863120000106
为，
令
Figure GDA0003392863120000107
则
Figure GDA0003392863120000108
Figure GDA0003392863120000109
Figure GDA00033928631200001010
Figure GDA00033928631200001011
Figure GDA00033928631200001012
然后由初值
Figure GDA00033928631200001013
和参数
Figure GDA00033928631200001014
对上述具体实施方式中一种汉字的解密方法步骤(2)中所示的Logistic混沌系统进行迭代，得到混沌序列
Figure GDA00033928631200001015
，从第465个元素开始每隔9个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA00033928631200001016
的混沌序列
Figure GDA00033928631200001017
Figure GDA00033928631200001018
Figure GDA00033928631200001019
并从第465个元素开始每隔10个元素取1个，从而形成长度为
Figure GDA00033928631200001020
的混沌序列
Figure GDA00033928631200001021
Figure GDA00033928631200001022
(3)将混沌序列
Figure GDA00033928631200001023
按升序排序，根据序列
Figure GDA00033928631200001024
排序前、后的位置变化置乱规则{10,12,8,1,4,7,11,3,6,5,9,2}，对区数值序列R1＝{215,188,177,208,187,215,183,189,186,211,194,207}进行反置乱，得到反置乱后的区数值序列
Figure GDA00033928631200001025
Figure GDA0003392863120000111
同时将混沌序列
Figure GDA0003392863120000112
按升序排序，根据序列
Figure GDA0003392863120000113
排序前、后的位置变化置乱规则{2,12,8,4,7,1,11,5,10,6,9,3}，对位数值序列R2＝{162,175,224,187,214,197,251,195,214,186,235,187}进行反置乱，得到反置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000114
Figure GDA0003392863120000115
(4)将反置乱后的区数值序列
Figure GDA0003392863120000116
和反置乱后的位数值序列
Figure GDA0003392863120000117
，进行数值与汉字的转换，得到序列PP，即为该段密文解密后恢复的汉字为“信息交换用汉字编码字符集”。
实施例2
按照上述一种汉字的加密方法，某段待加密汉字为“信息交换用汉字编码字符集”，一种汉字的加密步骤与具体实施例1相似，仅外部加密密钥发生细微变化：α＝0.123450000001；或β＝3.750000000001，汉字加密结果如表1所示。由表1可知，外部加密密钥的细微变化会引起汉字加密密文发生很大的变化，由此可见本专利所提一种汉字的加密方法对外部加密密钥具有敏感性。
表1外部加密密钥发生微变时，汉字加密结果
Figure GDA0003392863120000118
实施例3
按上述一种汉字的加密方法，其加密步骤与具体实施例1相似，仅某段待加密汉字(“信息交换用汉字编码字符集”)发生细微变化：“辛息交换用汉字编码字符集”；或“信息较换用汉字编码字符集”；或“信息交换用汗字编码字符集”；或“信息交换用汉字编吗字符集”；或“信息交换用汉字编码字芙集”；或“信息交换用汉字编码字符季”，汉字加密结果如表2所示。由表2可见：待加密汉字平文信息的细微变化会引起加密密文的“面目全非”,由此可见本专利所提一种汉字加密方法对待加密汉字的平文信息具有敏感性。
表2待加密汉字发生微变时，汉字加密结果
Figure GDA0003392863120000121
Figure GDA0003392863120000131
由上述具体实施例2、3分析可知，本专利所提一种汉字加密方法所生成的汉字加密密文不仅与外部加密密钥密切相关，而且依赖于待加密汉字平文信息，因此本专利所提一种汉字加密方法可抵抗已知/选择明文攻击，具有很强的安全性。
实施例4
按照上述一种汉字的解密方法，某段待解密密文为“注集编谢恢着符矫褐雍码匣”，一种汉字的解密步骤与具体实施例1相似，仅外部解密密钥发生细微变化：α＝0.123450000001；或
Figure GDA0003392863120000132
，密文解密结果如表3所示。由表3可知，外部解密密钥的细微变化会引起密文解密结果发生很大的变化，恢复出的汉字将是无用信息，由此可见本专利所提一种汉字的解密方法对外部解密密钥具有敏感性。
表3外部解密密钥发生微变时，密文解密结果
Figure GDA0003392863120000141
实施例5
按照上述一种汉字的解密方法，其解密步骤与具体实施例1相似，仅某段待解密密文(“注集编谢恢着符矫褐雍码匣”)发生细微变化：“住集编谢恢着符矫褐雍码匣”；或“注集篇谢恢着符矫褐雍码匣”；或“注集编谢灰着符矫褐雍码匣”；或“注集编谢恢着符骄褐雍码匣”；或“注集编谢恢着符矫褐雍马匣”；或“注集编谢恢着符矫褐雍码岬”，汉字解密结果如表4所示。由表4可知，待解密密文的细微变化会引起密文解密结果发生很大的变化，难以恢复出原始的汉字，由此可见本专利所提一种汉字解密方法可抵抗唯密文攻击。
表4待解密密文发生微变时，密文解密结果
Figure GDA0003392863120000142
Figure GDA0003392863120000151
Figure GDA0003392863120000161

Claims (3)

1.一种汉字的加密方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段汉字逐字转换数值型数据[Pi1,Pi2]，得到区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}和位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}，其中数值序列P1、P2的长度与该段汉字的长度一致，记为L；
(2)产生混沌序列：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值x1、参数μ、初始迭代步数m和抽取间隔n1、n2，
令
Figure FDA0003392863110000011
则
x1＝mod(kp1+α,0.99998)+0.00002，
μ＝β+mod(kp1,4-β)，
Figure FDA0003392863110000012
Figure FDA0003392863110000013
Figure FDA0003392863110000014
其中，α∈(0,1)，β∈[3.75,4)，从而保证x1∈(0,1)，μ∈[3.75,4)，m∈[410,476]的整数，n1∈[1,13]的整数，n2∈[1,19]的整数，可见混沌系统的初值x1、参数μ、初始迭代步数m和抽取间隔n1、n2不仅与外部密钥α、β有关，而且会随着待加密的该段汉字变化；
然后由初值x1和参数μ，对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
xk+1＝μ×xk×(1-xk)
得到混沌序列X，从第m个元素开始每隔n1个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Y，并从第m个元素开始每隔n2个元素取1个，从而形成长度为L的混沌序列Z；
(3)区、位数值序列置乱：
将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列P1＝{P11,P21,...,Pi1,....,PL1}进行置乱，得到置乱后的区数值序列
Figure FDA0003392863110000021
同时将混沌序列Z按升序排序，根据序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列P2＝{P12,P22,...,Pi2,....,PL2}进行置乱，得到置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000022
(4)转码：将置乱后的区数值序列
Figure FDA0003392863110000023
和置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000024
进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列C，即为该段汉字的加密密文，其中序列C的长度为
Figure FDA0003392863110000025
且
Figure FDA0003392863110000026
数值与汉字的转换关系表述为，
设定一个空字符序列C，将置乱后的区数值序列
Figure FDA0003392863110000027
和置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000028
中各对应元素依次进行如下运算，
首先进行判断，如果
Figure FDA0003392863110000029
且
Figure FDA00033928631100000210
那么在字符序列C中添加1个空格，即C＝[C,'']，并设
Figure FDA00033928631100000211
然后利用native2unicode(·)函数将区位码数值数据转换为单个汉字，并添加到字符序列C中，即
Figure FDA00033928631100000212
2.根据权利要求1所述的一种汉字的加密方法，其特征在于：步骤(1)中所述的将某段汉字逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]，其中某段汉字来自于GB2312字符集中双字节编码的6763个汉字；逐字转换成数值型数据[Pi1,Pi2]是指采用unicode2native(·)函数，将单个汉字转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]。
3.一种汉字的解密方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密汉字密文
Figure FDA00033928631100000213
逐字转换成数值型数据[Ri1,Ri2]，得到区数值序列
Figure FDA00033928631100000214
和位数值序列
Figure FDA00033928631100000215
其中数值序列R1、R2的长度为
Figure FDA00033928631100000216
某段待解密汉字密文的长度为
Figure FDA00033928631100000217
Figure FDA00033928631100000218
将某段待解密汉字密文
Figure FDA00033928631100000219
逐字转换成数值型数据[Ri1,Ri2]的转换关系表述为，
首先将某段待解密密文
Figure FDA00033928631100000220
换为数值序列R，即
Figure FDA00033928631100000221
然后从数值序列R中逐个查找是否有数值为32的元素，如果有，则将后一元素数值加1，并删除该数值为32的元素，
最后将数值序列R中邻近两两元素组合，得到单个密文汉字转换而成的区位码数值型数据[Ri1,Ri2]，从而得到区数值序列
Figure FDA0003392863110000031
和位数值序列
Figure FDA0003392863110000032
(2)产生混沌序列：
首先利用外部解密密钥
Figure FDA0003392863110000033
按照如下所示公式分别计算得到混沌系统的初值
Figure FDA0003392863110000034
参数
Figure FDA0003392863110000035
初始迭代步数
Figure FDA0003392863110000036
和抽取间隔
Figure FDA0003392863110000037
令
Figure FDA0003392863110000038
则
Figure FDA0003392863110000039
Figure FDA00033928631100000310
Figure FDA00033928631100000311
Figure FDA00033928631100000312
Figure FDA00033928631100000313
其中，
Figure FDA00033928631100000314
从而保证
Figure FDA00033928631100000315
的整数，
Figure FDA00033928631100000316
的整数，
Figure FDA00033928631100000317
的整数，可见混沌系统的初值
Figure FDA00033928631100000318
参数
Figure FDA00033928631100000319
初始迭代步数
Figure FDA00033928631100000320
和抽取间隔
Figure FDA00033928631100000321
不仅与外部密钥
Figure FDA00033928631100000322
有关，而且会随着待解密密文变化；
然后由初值
Figure FDA00033928631100000323
和参数
Figure FDA00033928631100000324
对如下公式所示的Logistic混沌系统进行迭代，k表示迭代次数，
Figure FDA00033928631100000325
表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...，
Figure FDA00033928631100000326
得到混沌序列
Figure FDA00033928631100000327
从第
Figure FDA00033928631100000328
个元素开始每隔
Figure FDA00033928631100000329
个元素取1个，从而形成长度为
Figure FDA00033928631100000330
的混沌序列
Figure FDA00033928631100000331
并从第
Figure FDA00033928631100000332
个元素开始每隔
Figure FDA00033928631100000333
个元素取1个，从而形成长度为
Figure FDA00033928631100000334
的混沌序列
Figure FDA00033928631100000335
(3)区、位数值序列反置乱：
将混沌序列
Figure FDA00033928631100000336
按升序排序，根据序列
Figure FDA00033928631100000337
排序前、后的位置变化置乱规则，对区数值序列
Figure FDA00033928631100000338
进行反置乱，得到反置乱后的区数值序列
Figure FDA00033928631100000339
同时将混沌序列
Figure FDA00033928631100000340
按升序排序，根据序列
Figure FDA00033928631100000341
排序前、后的位置变化置乱规则，对位数值序列
Figure FDA0003392863110000041
进行反置乱，得到反置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000042
(4)转码：将反置乱后的区数值序列
Figure FDA0003392863110000043
和反置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000044
进行数值与汉字的转换，得到对应的属于GB2312汉字集的序列PP，即为该段密文解密后恢复的汉字，其中序列PP的长度为
Figure FDA0003392863110000045
数值与汉字的转换关系表述为，
首先将反置乱后的区数值序列
Figure FDA0003392863110000046
和反置乱后的位数值序列
Figure FDA0003392863110000047
中对应元素组合，
然后将组合数据
Figure FDA0003392863110000048
依次进行数值与汉字的转换，其中
Figure FDA0003392863110000049
即
Figure FDA00033928631100000410
同时判断将
Figure FDA00033928631100000411
且
Figure FDA00033928631100000412
的5种情况下数值与汉字转换结果直接置为空格符号。
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