CN110299989A - 一种中英文字符串的加密、解密方法 - Google Patents

一种中英文字符串的加密、解密方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中英文字符串的加密、解密方法，包括：将某段中英文字符串逐个字符转换成数值型数据，并将数值型数据转换成7bits的二进制数据，得到二进制序列；然后根据混沌信号排序前、后的位置变化规则，对二进制序列进行置乱；再通过混沌系统单次迭代、逐个二进制分组序列移位、混沌系统参数调整的循环运算，完成置乱后二进制序列的移位；最后进行数值与字符的转换，得到该段中英文字符串的加密密文，通过类似方法可将密文解密恢复出原始中英文字符串。本发明利用混沌信号的密码特性，对中英文字符串转换而成的二进制序列进行置乱、分组和移位等操作的加密/解密，可抵抗已知/选择明文攻击、唯密文攻击，保证中英文字符串加密与解密的安全性。

Description

一种中英文字符串的加密、解密方法
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种中英文字符串的加密、解密方法。
背景技术
随着现代通信技术的飞速发展，计算机网络已成为众多领域进行信息交换的手段。由于计算机网络是一个开放式网络，信息交换时往往面临信息被窃取、篡改和伪造等安全问题，此时信息加密技术的研究与应用势在必行。
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、英文标点符号等单字节字符构成的信息，而可用于汉字、中文标点符号等双字节字符所构成的信息加密算法却很少。现有的中文字符加密算法，主要包括根据汉字区位码，进行的简单取反、区位码位置交换、异或，以及DES或RAS混合加密。现有的中文字符加密算法，所得的大多数密文可读性及可复制性太差，出现太多不易书写或者辨认的密文字符，也没有综合中文、英文字符的特点，提出一套简单方便、安全可靠的加密算法。在此情况下，结合混沌信号的密码特性，提出一套具有良好抗攻击性能的中英文字符串加密、解密方法，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种中英文字符串的加密、解密方法，根据混沌信号排序前、后的位置变化规则，对中英文字符串转换而成的二进制序列进行置乱，并进行置乱后分组二进制序列的移位、组合操作，进而进行数值与字符的转换以生成密文，从而保证了中英文字符串加密与解密的安全性和可行性。
本发明提供了一种中英文字符串的加密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}，再将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}，其中该段中英文字符串的长度为L，数值序列P的长度为2×L，二进制序列B的长度为14×L；
(2)二进制序列B的置乱：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下公式(1)计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值x1、参数μ和取样间隔m，
其中，PB_1为二进制序列B中元素为二进制‘1’的总个数，PB_0为二进制序列B中元素为二进制‘0’的总个数，
然后利用初值x1和参数μ，对如下公式(2)所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列X，从中每隔m个元素取1个，从而形成长度为14×L的混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y14×L}，
最后将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}进行置乱，得到置乱后的二进制序列
(3)置乱后二进制序列的分组、移位：
首先根据switch1_k＝mod(PB_1,4)，对置乱后的二进制序列选择不同的分组方式，
当switch1_k＝0时，将二进制序列中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝1时，将二进制序列中元素从尾到头依次逆向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝2时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次正向从首端取3个元素、正向从尾端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝3时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次逆向从尾端取3个元素、逆向从首端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
从而得到分组后的二进制序列，表示为其中每一个二进制分组序列均包含6个二进制位，且
然后令混沌初值z1＝Y14×L、参数μ1＝μ，将每一个二进制分组序列BF{i}，其中依次进行如下操作：
S11.由混沌信号zi和参数μ1，对如下公式(3)所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号zi+1，
S12.利用混沌信号zi+1，按照如下公式(4)计算分别得到移位方向B_shift、移位个数B_k，
当B_shift>0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环左移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
当B_shift<0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环右移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
S13.比较i与的大小，若则利用数值型数据对倾斜帐篷混沌映射的参数μ1按照如下公式(5)进行调整，
转向步骤S11，若则停止操作，得到数值序列
(4)转码：将数值序列进行数值与字符的转换，得到字符序列C，即为该段中英文字符串的加密密文，其中序列C的长度为且
进一步地，中英文字符串的加密方法里步骤(1)中所述的将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，其中某段中英文字符串包括，GB2312字符集中的中文标点符号、GB2312字符集中双字节编码的汉字，以及可显示ASCII码字符；逐个字符转换为数值型数据，是指采用unicode 2 native(·)函数，将单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，并将区数值数据和位数值数据均减去128，即[区数值数据-128，位数值数据-128]，或将可显示ASCII码字符转换为ASCII码数值数据，表示为[0，ASCII码数值数据]，都可以用数据[P2k-1，P2k]表示(k＝1,2,...,L)，从而得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}；将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，是指采用dec 2bin(·,7)函数，用二进制数据[B7l-6，B7l-5，B7l-4，B7l-3，B7l-2，B7l-1，B7l]表示(l＝1,2,...,2×L)，从而得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}。
进一步地，中英文字符串的加密方法里步骤(4)中所述的将数值序列进行数值与字符的转换，其转换关系表述如下：
设定一个空字符序列C，将数值序列中两个元素为一组依次进行如下运算
如果且为奇数，则利用char(·)函数将数值型数据转换为单个英文字符，并添加到字符序列C中，即
如果或为偶数，则利用native 2 unicode(·)函数将数值型数据转换为单个中文字符，并添加到字符序列C中，即
本发明还提出了一种中英文字符串的解密方法，用于对上述中英文字符串的加密方法所获得的加密字符串进行解密，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密的中英文字符串密文逐个字符转换成数值型数据，得到数值序列再将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，得到二进制序列其中该段待解密的中英文字符串的长度为数值序列R的长度为二进制序列D的长度为且
(2)二进制序列D的移位、组合：
首先利用外部解密密钥按照如下公式(6)计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值参数和取样间隔
其中，RD_1为二进制序列D中元素为二进制‘1’的总个数，RD_0为二进制序列D中元素为二进制‘0’的总个数
利用初值和参数对如下公式(7)所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列从中每隔个元素取1个，从而形成混沌序列其中
然后令混沌初值参数将二进制序列中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组，将每一个分组后的二进制序列DF{i}，其中依次进行如下操作，
S21.由混沌信号和参数对如下公式(8)所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号
S22.利用混沌信号按照如下公式(9)计算分别得到移位方向D_shift、移位个数D_k，
当D_shift>0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环右移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
当D_shift<0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环左移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
S23.比较i与的大小，若则停止操作，若则利用二进制分组序列DF{i}，对倾斜帐篷混沌映射的参数按照如下公式(10)进行调整，
然后转向步骤S21；
最后，设定一个空二进制序列PP，根据switch2_k＝mod(RD_1,4)，将二进制序列选择不同的组合方式填放到二进制序列PP中，
当switch2_k＝0时，将二进制序列中6个元素正向依次从头到尾填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝1时，将二进制序列中6个元素逆向依次从尾到头填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP首端个二进制‘0’，
当switch2_k＝2时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素正向填放到二进制序列PP首端，后3个元素正向填放到二进制序列PP尾端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝3时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素逆向填放到二进制序列PP尾端，后3个元素逆向填放到二进制序列PP首端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间首端个二进制‘0’，
从而得到移位组合后的二进制序列PP，表示为{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}，其中二进制序列PP的长度为
(3)二进制序列PP的反置乱：
将混沌序列按升序排序，根据序列排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PP＝{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}进行反置乱，得到反置乱后的二进制序列
(4)转码：将反置乱后的二进制序列进行二进制位与字符的转换，得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串，其中字符序列RR的长度为L，且L＝LL/14。
进一步地，中英文字符串的解密方法里步骤(1)中所述的将某段待解密的中英文字符串密文逐个字符转换成数值型数据，其转换关系是指采用unicode 2 native(·)函数，将某段待解密的中英文字符串密文中单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，同时将区数值数据、码数值数据分别减去176、161，并添加到数值序列R中，即R＝[R,[区数值数据-176，位数值数据-161]]，或将某段待解密的中英文字符串密文中英文字符转换为ASCII码数值数据，表示为[ASCII码数值数据]，同时将ASCII码数值数据减去33，并添加到数值序列R中，即R＝[R,ASCII码数值数据-33]，从而得到数值序列步骤(1)中所述的将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，其转换关系是指将采用dec 2 bin(·,6)函数，将数值型数据转换为6bits的二进制位，并添加到二进制序列D中，即D＝[D,dec 2 bin(Ri,6)]，从而得到二进制序列
进一步地，中英文字符串的解密方法里步骤(4)中所述的将反置乱后的二进制序列进行二进制位与字符的转换，其转换关系表述如下：
设定一个空字符序列RR，将二进制序列中14个元素划分为一组(其中k＝1,2,...,L)，按组依次进行如下运算，
首先将转换为两个数值型数据(RT1和RT2)，即
然后判断RT1的大小，如果RT1＞0，则利用native 2 unicode(·)函数将数值型数据[RT1,RT2]转换为单个中文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,native 2 unicode([RT1+128,RT2+128])]，如果RT1＝0，则利用char(·)函数将数值型数据RT2转换为单个英文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,char(RT2+33)]，从而得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串，其中字符序列RR的长度为L。
有益效果：本发明利用混沌信号的密码特性，根据混沌信号排序前、后的位置变化规则，对中英文字符串转换而成的二进制序列进行置乱，并进行置乱后二进制序列的分组、移位操作，以完成中英文字符串的加密或者解密，具有良好的抵抗已知/选择明文攻击、唯密文攻击的性能，从而保证了中英文字符串加密与解密的安全性和可行性。
附图说明
图1为本发明的一种中英文字符串的加密、解密流程示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种中英文字符串的加密方法，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}，再将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}，其中某段中英文字符串包括，GB2312字符集中的中文标点符号、GB2312字符集中双字节编码的6763个汉字，以及可显示ASCII码字符，逐个字符转换为数值型数据，是指采用unicode 2 native(·)函数，将单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，并将区数值数据和位数值数据均减去128，即[区数值数据-128，位数值数据-128]，或将可显示ASCII码字符转换为ASCII码数值数据，表示为[0，ASCII码数值数据]，都可以用数据[P2k-1，P2k]表示(k＝1,2,...,L)，从而得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}，将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，是指采用dec 2 bin(·,7)函数，用二进制数据[B7l-6，B7l-5，B7l-4，B7l-3，B7l-2，B7l-1，B7l]表示(l＝1,2,...,2×L)，从而得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}，该段中英文字符串的长度为L，数值序列P的长度为2×L，二进制序列B的长度为14×L；
(2)二进制序列B的置乱：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下公式计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值x1、参数μ和取样间隔m，
其中，PB_1为二进制序列B中元素为二进制‘1’的总个数，PB_0为二进制序列B中元素为二进制‘0’的总个数，
然后利用初值x1和参数μ，对如下公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列X，从中每隔m个元素取1个，从而形成长度为14×L的混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y14×L}，
最后将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}进行置乱，得到置乱后的二进制序列
(3)置乱后二进制序列的分组、移位：
首先根据switch1_k＝mod(PB_1,4)，对置乱后的二进制序列选择不同的分组方式，
当switch1_k＝0时，将二进制序列中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝1时，将二进制序列中元素从尾到头依次逆向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝2时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次正向从首端取3个元素、正向从尾端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝3时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次逆向从尾端取3个元素、逆向从首端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
从而得到分组后的二进制序列，表示为其中每一个二进制分组序列均包含6个二进制位，且
然后令混沌初值z1＝Y14×L、参数μ1＝μ，将每一个二进制分组序列BF{i}，其中依次进行如下操作，
S11.由混沌信号zi和参数μ1，对如下公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号zi+1，
S12.利用混沌信号zi+1，按照如下公式计算分别得到移位方向B_shift、移位个数B_k，
当B_shift>0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环左移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
当B_shift<0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环右移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
S13.比较i与的大小，若则利用数值型数据对倾斜帐篷混沌映射的参数μ1按照如下公式进行调整，然后转向步骤S11，
若则停止操作，得到数值序列
(4)转码：设定一个空字符序列C，将数值序列中两个元素为一组依次进行如下运算
如果且为奇数，则利用char(·)函数将数值型数据转换为单个英文字符，并添加到字符序列C中，即
如果或为偶数，则利用native 2 unicode(·)函数将数值型数据转换为单个中文字符，并添加到字符序列C中，即
从而得到字符序列C，即为该段中英文字符串的加密密文，其中序列C的长度为且
如图1所示，一种中英文字符串的解密方法，用于对根据上述的中英文字符串的加密方法所获得的加密字符串进行解密，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密的中英文字符串密文逐个字符转换成数值型数据，其转换关系是指采用unicode 2 native(·)函数，将某段待解密的中英文字符串密文中单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，同时将区数值数据、码数值数据分别减去176、161，并添加到数值序列R中，即R＝[R,[区数值数据-176，位数值数据-161]]，或将某段待解密的中英文字符串密文中英文字符转换为ASCII码数值数据，表示为[ASCII码数值数据]，同时将ASCII码数值数据减去33，并添加到数值序列R中，即R＝[R,ASCII码数值数据-33]，从而得到数值序列
再将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，其转换关系是指将采用dec2 bin(·,6)函数，将数值型数据转换为6bits的二进制位，并添加到二进制序列D中，即D＝[D,dec 2 bin(Ri,6)]，从而得到二进制序列其中该段待解密的中英文字符串的长度为数值序列R的长度为二进制序列D的长度为且
(2)二进制序列D的移位、组合：
首先利用外部解密密钥按照如下公式计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值参数和取样间隔
其中，RD_1为二进制序列D中元素为二进制‘1’的总个数，RD_0为二进制序列D中元素为二进制‘0’的总个数
利用初值和参数对如下公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列从中每隔个元素取1个，从而形成混沌序列其中
然后令混沌初值参数将二进制序列中元素正向(从头到尾依次)以6个元素为单位进行分组，将每一个分组后的二进制序列DF{i}，其中依次进行如下操作，
S21.由混沌信号和参数对如下公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号
S22.利用混沌信号按照如下公式计算分别得到移位方向D_shift、移位个数D_k，
当D_shift>0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环右移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
当D_shift<0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环左移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
S23.比较i与的大小，若则停止操作，若则利用二进制组合序列DF{i}，对倾斜帐篷混沌映射的参数按照如下公式进行调整，
然后转向步骤S21；
最后，设定一个空二进制序列PP，根据switch2_k＝mod(RD_1,4)，将二进制序列选择不同的组合方式填放到二进制序列PP中
当switch2_k＝0时，将二进制序列中6个元素正向依次从头到尾填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝1时，将二进制序列中6个元素逆向依次从尾到头填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP首端个二进制‘0’，
当switch2_k＝2时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素正向填放到二进制序列PP首端，后3个元素正向填放到二进制序列PP尾端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝3时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素逆向填放到二进制序列PP尾端，后3个元素逆向填放到二进制序列PP首端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间首端个二进制‘0’，
从而得到移位组合后的二进制序列PP，表示为{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}，其中二进制序列PP的长度为
(3)二进制序列PP的反置乱：
将混沌序列按升序排序，根据序列排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制组合序列PP＝{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}进行反置乱，得到反置乱后的二进制序列
(4)转码：设定一个空字符序列RR，将中14个元素划分为一组(其中k＝1,2,...,L)，按组依次进行如下运算，
首先将转换为两个数值型数据(RT1和RT2)，即
然后判断RT1的大小，如果RT1＞0，则利用native 2 unicode(·)函数将数值型数据[RT1,RT2]转换为单个中文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,native 2 unicode([RT1+128,RT2+128])]，如果RT1＝0，则利用char(·)函数将数值型数据RT2转换为单个英文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,char(RT2+33)]，从而得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串，其中字符序列RR的长度为L，且L＝LL/14。
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中英文字符串的加密方法，步骤如下：
(1)将某段中英文字符串“一种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”逐个字符按照如上述具体实施方式中一种中英文字符串的加密方法步骤(1)中所示字符与数值的转换运算，将其转换成数值型数据，得到数值序列P＝{82,59,86,86,87,86,55,123,53,68,60,83,67,92,55,61,55,40,58,77,61,98,67,92,55,61,55,40,35,44,0,49,0,43,0,49,0,62,0,50,66,112,35,63}再将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，得到二进制序列B＝{1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1}，其中该段中英文字符串的长度为L＝22，数值序列P的长度为44，二进制序列B的长度为308；
(2)首先利用外部加密密钥(α＝0.12345、β＝0.54321)，计算得到倾斜帐篷混沌映射的初值参数 和取样间隔m＝mod(2×152+3×156,37)＝32，令初值x1＝α和参数μ＝β，根据上述具体实施方式中一种中英文字符串的加密方法步骤(2)中公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，得到混沌序列X，从中每隔32个元素取1个，从而形成长度为308的混沌序列Y，然后将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列B进行置乱，得到置乱后的二进制序列
(3)首先根据switch1_k＝mod(152,4)＝0，将二进制序列中元素正向(从头到尾依次)以6个元素为单位进行分组，然后将分组后的每一个二进制序列BF{i}依次进行上述具体实施方式中一种中英文字符串的加密方法步骤(3)中公式所示的倾斜帐篷混沌映射单次迭代、循环移位和倾斜帐篷混沌映射参数μ1调整等操作，从而得到数值序列 其中数值序列的长度为
(4)将数值序列按照如上述具体实施方式中一种中英文字符串的加密方法步骤(4)中所示数值与字符的转换运算，得到该段中英文字符串的加密密文为“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”，其中序列C的长度为
按照上述具体实施方式中一种中英文字符串的解密方法，步骤如下：
(1)将某段待解密的中英文字符串密文 逐个字符按照如上述具体实施方式中一种中英文字符串的解密方法步骤(1)中所示字符与数值的转换运算，得到数值序列R＝{35,46,52,63,32,8,52,21,48,29,0,2,18,43,59,3,7,39,36,5,59,46,5,13,57,57,49,24,9,46,12,62,25,46,0,16,63,59,16,61,9,8,57,16,7,59,33,35,53,57,48,2}，再将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，得到二进制序列D＝{1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0}，其中该段待解密的中英文字符串的长度为数值序列R的长度为二进制序列D的长度为6×52＝312；
(2)首先利用外部加密密钥计算得到倾斜帐篷混沌映射的初值参数 和取样间隔令初值和参数根据上述具体实施方式中一种中英文字符串的解密方法步骤(2)中公式所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，得到混沌序列从中每隔32个元素取1个，从而形成长度为LL＝308的混沌序列
然后将二进制序列D中元素正向(从头到尾依次)以6个元素为单位进行分组，将分组后的每一个二进制序列DF{i}依次进行上述具体实施方式中一种中英文字符串的解密方法步骤(3)中公式所示的倾斜帐篷混沌映射单次迭代、循环移位和倾斜帐篷混沌映射参数调整等操作，得到移位后的二进制分组序列
最后根据switch2_k＝mod(152,4)＝0，将二进制序列中6个元素从头到尾正向依次填放到二进制序列PP中(i＝1,2,3,...,52)，得到移位组合后的二进制序列PP＝{0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,01,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,10,1,1,10,0,1,1,0,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,1}
(3)将混沌序列按升序排序，根据序列排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PP进行置乱，得到置乱后的二进制序列
(4)将反置乱后的二进制序列按照如上述具体实施方式中一种中英文字符串的解密方法步骤(4)中所示二进制位与字符的转换运算，进行二进制位与字符的转换，得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串为“一种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”。
实施例2
按照上述一种中英文字符串的加密方法，某段待加密中英文字符串为“一种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”，其加密步骤与具体实施例1相似，仅加密密钥发生细微变化：α＝0.12345000000001，或β＝0.54321000000001，中英文字符串加密结果如表1所示。由表1可知，加密密钥的细微变化会引起中英文字符串加密密文发生很大的变化，由此可见本专利所提一种中英文字符串的加密方法对加密密钥具有敏感性。
表1外部加密密钥发生微变时，中英文字符串加密结果
实施例3
按上述一种中英文字符串的加密方法，其加密步骤与具体实施例1相似，仅某段待加密中英文字符串(“一种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”)发生细微变化：“二种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”；或“一种字俯的加密方法和解密方法，1+1>2吗？”；或“一种字符的加蜜方法和解密方法，1+1>2吗？”；或“一种字符的加密方法及解密方法，1+1>2吗？”；或“一种字符的加密方法和解密方法，1+1<2吗？”；或“一种字符的加密方法和解密方法，1+1>2吗。”；或“一种符字的加密方法和解密方法，1+1>2？吗”，中英文字符串加密结果如表2所示。由表2可见：待加密中英文字符串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中英文字符串加密方法对待加密中英文字符串的平文信息具有敏感性。
表2待加密字符串发生微变时，字符串加密结果
由上述具体实施例2、3分析可知，本专利所提一种中英文字符串加密方法所生成的中英文字符串密文不仅与加密密钥密切相关，而且依赖于待加密中英文字符串平文信息，因此本专利所提一种中英文字符串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
按照上述一种中英文字符串的解密方法，某段待解密中英文密文为“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”，一种中英文字符串的解密步骤与具体实施例1相似，仅解密密钥发生细微变化：或中英文字符串密文解密结果如表3所示。由表3可知，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，恢复出的中英文字符串将是无用信息，由此可见本专利所提一种中英文字符串的解密方法对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
实施例5
按照上述一种中英文字符串的解密方法，其解密步骤与具体实施例1相似，仅某段待解密中英文字符串密文(“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”)发生细微变化：“酒溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”；或“酉溧些围嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”；或“酉溧些涠嗑埃绿毪非驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐啵”；或“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜千上氨镘擂供楸奋涯遐啵”；或“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂共楸奋涯遐啵”；或“酉溧些涠嗑埃绿毪啡驭胂诞橼峁瓜歼上氨镘擂供楸奋涯遐披”，中英文字符串密文解密结果如表4所示。由表4可知，待解密中英文字符串密文的细微变化会引起密文解密结果发生很大的变化，难以恢复出原始的中英文字符串，由此可见本专利所提一种中英文字符串解密方法可抵抗唯密文攻击。
表4待解密中英文字符串密文发生微变时，密文解密结果

Claims (6)

1.一种中英文字符串的加密方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}，再将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}，其中所述中英文字符串的长度为L，所述数值序列P的长度为2×L，所述二进制序列B的长度为14×L；
(2)二进制序列B的置乱：
首先利用外部加密密钥(α、β)，按照如下公式(1)计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值x1、参数μ和取样间隔m，
其中，PB_1为二进制序列B中元素为二进制‘1’的总个数，PB_0为二进制序列B中元素为二进制‘0’的总个数，
然后利用初值x1和参数μ，对如下公式(2)所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列X，从中每隔m个元素取1个，从而形成长度为14×L的混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y14×L}，
最后将混沌序列Y按升序排序，根据序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}进行置乱，得到置乱后的二进制序列
(3)置乱后二进制序列的分组、移位：
首先根据switch1_k＝mod(PB_1,4)，对置乱后的二进制序列选择不同的分组方式，
当switch1_k＝0时，将二进制序列中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝1时，将二进制序列中元素从尾到头依次逆向以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝2时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次正向从首端取3个元素、正向从尾端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
当switch1_k＝3时，将二进制序列中元素从两头向中间(依次逆向从尾端取3个元素、逆向从首端取3个元素，逐步向中间逼近)以6个元素为单位进行分组，如剩多余元素则末尾补二进制‘0’直至补满6个一组为止，
从而得到分组后的二进制序列，表示为其中每一个二进制分组序列均包含6个二进制位，且
然后令混沌初值z1＝Y14×L、参数μ1＝μ，将每一个二进制分组序列BF{i}，其中依次进行如下操作：
S11.由混沌信号zi和参数μ1，对如下公式(3)所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号zi+1，
S12.利用混沌信号zi+1，按照如下公式(4)计算分别得到移位方向B_shift、移位个数B_k，
当B_shift>0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环左移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
当B_shift<0时，将二进制分组序列BF{i}中元素循环右移B_k位，得到移位后的二进制分组序列并利用bin2dec(·)函数将二进制分组序列转换成数值型数据
S13.比较i与的大小，若则利用数值型数据对倾斜帐篷混沌映射的参数μ1按照如下公式(5)进行调整，然后转向步骤S11，
若则停止操作，得到数值序列
(4)转码：将数值序列进行数值与字符的转换，得到字符序列C，即为该段中英文字符串的加密密文，其中序列C的长度为且
2.根据权利要求1所述的一种中英文字符串的加密方法，其特征在于：步骤(1)中所述的将某段中英文字符串逐个字符转换为数值型数据，其中某段中英文字符串包括GB2312字符集中的中文标点符号、GB2312字符集中双字节编码汉字，以及可显示ASCII码字符；逐个字符转换为数值型数据，是指采用unicode2native(·)函数，将单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，并将区数值数据和位数值数据均减去128，即[区数值数据-128，位数值数据-128]，或将可显示ASCII码字符转换为ASCII码数值数据，表示为[0，ASCII码数值数据]，都可以用数据[P2k-1，P2k]表示(k＝1,2,...,L)，从而得到数值序列P＝{P1,P2,...,Pi,....,P2×L}；将数值序列P逐个元素转换成7bits的二进制数据，是指采用dec2bin(·,7)函数，用二进制数据[B7l-6，B7l-5，B7l-4，B7l-3，B7l-2，B7l-1，B7l]表示(l＝1,2,...,2×L)，从而得到二进制序列B＝{B1,B2,...,Bi,....,B14×L}。
3.根据权利要求1所述的一种中英文字符串的加密方法，其特征在于：步骤(4)中所述的将数值序列进行数值与字符的转换，其转换关系表述如下：
设定一个空字符序列C，将数值序列中两个元素为一组依次进行如下运算
如果且为奇数，则利用char(·)函数将数值型数据转换为单个英文字符，并添加到字符序列C中，即
如果或为偶数，则利用native2unicode(·)函数将数值型数据转换为单个中文字符，并添加到字符序列C中，即
4.一种中英文字符串的解密方法，用于对根据权利要求1至3中任一项所述的中英文字符串的加密方法所获得的加密字符串进行解密，其特征在于，所述中英文字符串的解密方法包括如下几个步骤：
(1)转码：将某段待解密的中英文字符串密文逐个字符转换成数值型数据，得到数值序列再将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，得到二进制序列其中所述该段待解密的中英文字符串的长度为所述数值序列R的长度为所述二进制序列D的长度为且
(2)二进制序列D的移位、组合：
首先利用外部解密密钥按照如下公式(6)计算分别得到倾斜帐篷混沌映射的初值参数和取样间隔
其中，RD_1为二进制序列D中元素为二进制‘1’的总个数，RD_0为二进制序列D中元素为二进制‘0’的总个数
利用初值和参数对如下公式(7)所示的倾斜帐篷混沌映射进行迭代，k表示迭代次数(k＝1,2,...)，表示第k次迭代得到的混沌信号，
得到混沌序列从中每隔个元素取1个，从而形成混沌序列其中
然后令混沌初值参数将二进制序列中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组，将每一个分组后的二进制序列DF{i}，其中依次进行如下操作，
S21.由混沌信号和参数对如下公式(8)所示的倾斜帐篷混沌映射进行单次迭代，得到混沌信号
S22.利用混沌信号按照如下公式(9)计算分别得到移位方向D_shift、移位个数D_k，
当D_shift>0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环右移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
当D_shift<0时，将二进制分组序列DF{i}中元素循环左移D_k位，得到移位后的二进制分组序列
S23.比较i与的大小，若则停止操作，若则利用二进制分组序列DF{i}，对倾斜帐篷混沌映射的参数按照如下公式(10)进行调整，
然后转向步骤S21；
最后，设定一个空二进制序列PP，根据switch2_k＝mod(RD_1,4)，将二进制序列选择不同的组合方式填放到二进制序列PP中，
当switch2_k＝0时，将二进制序列中6个元素正向依次从头到尾填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝1时，将二进制序列中6个元素逆向依次从尾到头填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP首端个二进制‘0’，
当switch2_k＝2时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素正向填放到二进制序列PP首端，后3个元素正向填放到二进制序列PP尾端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间尾端个二进制‘0’，
当switch2_k＝3时，将二进制序列中6个元素从两头向中间(前3个元素逆向填放到二进制序列PP尾端，后3个元素逆向填放到二进制序列PP首端，逐步向中间逼近)依次填放到二进制序列PP中，直至全部填完，再删除二进制序列PP最中间首端个二进制‘0’，
从而得到移位组合后的二进制序列PP，表示为{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}，其中二进制序列PP的长度为
(3)二进制序列PP的反置乱：
将混沌序列按升序排序，根据序列排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PP＝{PP1,PP2,...,PPi,...,PPLL}进行反置乱，得到反置乱后的二进制序列
(4)转码：将反置乱后的二进制序列进行二进制位与字符的转换，得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串，其中所述字符序列RR的长度为L，且L＝LL/14。
5.根据权利要求4所述的一种中英文字符串的解密方法，其特征在于：步骤(1)中所述的将某段待解密的中英文字符串密文逐个字符转换成数值型数据，其转换关系是指采用unicode2native(·)函数，将某段待解密的中英文字符串密文中单个中文字符转换为区位码数值数据，表示为[区数值数据，位数值数据]，同时将区数值数据、码数值数据分别减去176、161，并添加到数值序列R中，即R＝[R,[区数值数据-176，位数值数据-161]]，或将某段待解密的中英文字符串密文中英文字符转换为ASCII码数值数据，表示为[ASCII码数值数据]，同时将ASCII码数值数据减去33，并添加到数值序列R中，即R＝[R,ASCII码数值数据-33]，从而得到数值序列步骤(1)中所述的将数值序列R逐个元素转换成6bits的二进制数据，其转换关系是指将采用dec2bin(·,6)函数，将数值型数据转换为6bits的二进制位，并添加到二进制序列D中，即D＝[D,dec2bin(Ri,6)]，从而得到二进制序列
6.根据权利要求4所述的一种中英文字符串的解密方法，其特征在于：步骤(4)中所述的将反置乱后的二进制序列进行二进制位与字符的转换，其转换关系表述如下：
设定一个空字符序列RR，将二进制序列中14个元素划分为一组(其中k＝1,2,...,L)，按组依次进行如下运算，
首先将转换为两个数值型数据(RT1和RT2)，即
然后判断RT1的大小，如果RT1＞0，则利用native2unicode(·)函数将数值型数据[RT1,RT2]转换为单个中文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,native2unicode([RT1+128,RT2+128])]，如果RT1＝0，则利用char(·)函数将数值型数据RT2转换为单个英文字符，并添加到字符序列RR中，即RR＝[RR,char(RT2+33)]，
从而得到字符序列RR，即为该段待解密中英文字符串解密后恢复的中英文字符串，其中字符序列RR的长度为L。
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