[發明專利]一種基于確定性粒子演化模擬系統的對稱密鑰加密方法

在審

• 申請號: 202110157152.2
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112836224A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 葛蔚;祝愛琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F30/25
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

本發明屬于信息安全技術領域，公開了一種基于確定性粒子演化模擬系統的對稱密鑰加密方法，所述方法包括：加密方根據粒子系統的弛豫狀態信息初始化粒子系統，記為第一粒子系統，根據待加密明文的字模將所述第一粒子系統中對應坐標的粒子的傳輸屬性設為true，運行該第一粒子系統若干步數，演化至密文信息隨機分布，所述第一粒子系統的運行步數與馳豫狀態信息組成密鑰，其中密文為傳輸屬性設為true的粒子對應的坐標。本發明通過預先分發的弛豫狀態的粒子系統信息與運行步數，實現對稱加密，可直接加密任意文字、數字和符號等信息，同時將信息隱藏在傳輸的粒子系統信息中，實現信息偽裝和隱藏。

技術領域

本發明涉及信息安全技術領域，尤其涉及一種基于確定性粒子演化模擬系統的對稱密鑰加密方法。

背景技術

計算機網絡已成為人類社會生活的基礎設施，但網絡中數據的傳輸可控性較差，存在著信息容易泄露的問題，信息的安全保密日益重要。隨著密碼學的發展，出現了許多加密算法，如私鑰密碼算法DES(Data Encryption Standard)、IDEA(International DataEncryption Algorithm)、AES(Advanced Encryption Standard)和公鑰密碼算法RSA(RSAalgorithm)和El Gamal(ElGamal encryption algorithm)等。但加密后隨機的亂碼也會引起攻擊者的注意，因此出現了信息偽裝和隱藏技術，“加密”隱藏的是信息的內容，“信息偽裝和隱藏”則隱藏信息的存在性，成為信息安全技術研究領域的一個新方向。

確定性粒子系統是對真實物理過程的模擬，其中粒子初始速度和位置是確定的,根據粒子間特定的相互作用,逐步更新粒子的速度和位置。混沌是確定性粒子系統中出現的一種貌似無規則，類似隨機的現象，存在著對參數和初值敏感的特點，Shannon指出其與密碼學的相似性并提出了指導密碼設計的原則：擴散和混亂?；煦绾兔艽a學之間的相似性，啟示人們把混沌應用于密碼學領域，但混沌與密碼學也存在區別：密碼學系統工作在有限離散集上，而混沌卻工作在無限的連續實數集上，因此混沌無法直接用于加密。

發明內容

本發明旨在實現對任意文字、數字和符號等信息直接進行對稱加密，將傳輸的信息隱藏在傳輸的粒子信息中，從而實現信息偽裝和隱藏，因此，提供了一種基于確定性粒子演化模擬系統的對稱密鑰加密方法。

具體的，主要通過以下技術方案來實現：

一種基于確定性粒子演化模擬系統的對稱密鑰加密方法，包括：

加密方根據粒子系統的弛豫狀態信息初始化粒子系統，記為第一粒子系統，根據待加密明文的字模將所述第一粒子系統中對應坐標的粒子的傳輸屬性設為true，運行該第一粒子系統若干步數，演化至密文信息隨機分布，所述第一粒子系統的運行步數與馳豫狀態信息組成密鑰，其中密文為傳輸屬性設為true的粒子對應的坐標。

優選地，所述粒子系統和第一粒子系統均為確定性粒子演化模擬系統，包括格子氣自動機粒子系統、分子動力學粒子系統、光滑粒子動力學粒子系統或離散顆粒模型粒子系統。

優選地，在一定空間內隨機生成若干粒子的坐標與速度，構成所述粒子系統。

優選地，弛豫狀態信息包括：在弛豫狀態下所述粒子系統的所有粒子的坐標與速度。

優選地，所述待加密明文的字模為點陣字模。

優選地，所述方法還包括：所述加密方將密文傳送給解密方。

優選地，所述方法還包括：

解密方根據粒子系統的弛豫狀態信息初始化粒子系統，記為第二粒子系統，運行該第二粒子系統若干步數B₂，B₂＝B₁，B₁為第一粒子系統運行的步數，所述第二粒子系統的運行步數與所述粒子系統的馳豫狀態信息組成密鑰；