[發明專利]基于狀態機的一次一密方法

在審

• 申請號: 202210465119.0
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114938271A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 吳超;陸成剛;周佳立;劉震;壽華好
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 湯明

本發明公開了基于狀態機的一次一密方法，包括如下步驟：1)逐比特讀入明文，對當前待加密比特，采用概率模擬進行轉化決策，以概率p₀轉化為0，以概率p₁轉化為1；2)將轉化得到密文比特與輸入明文比特作二元有限域加法，得到當前的密鑰比特；3)反復進行以上的步驟1)和步驟2，直到明文讀完；最終得到兩個序列，一個是密文比特序列，另外一個是密鑰比特序列；其中密文比特序列就是加密的結果，直接傳輸給接收方，密鑰比特序列可以通過密鑰專線傳輸給接收方。密鑰、密文和明文的不同熵，使得保密系統的任一要素的熵信息都對攻擊者無從知曉，從而更加有利于保密，此外，對明文的熵值具不依賴性，使得不需要對明文作任何預處理。

技術領域

本發明涉及加解密技術領域，具體涉及基于狀態機的一次一密方法。

背景技術

香農創建的一次一密加密理論被認為是迄今為止唯一安全可靠的加解密技術。在上個世紀六十年代的美蘇冷戰時期，美蘇首腦之間的熱線，就是迄今唯一使用一次一密加密實現的熱線電話。使用一次一密進行加密通信，必須保證一條專用的安全信道，就是傳輸密鑰的通路。自上個世紀80年代以來，量子密鑰分發的理論和技術逐漸興起，它提供了非常安全可靠的量子密鑰通道。潘建偉等人在京滬間建立了一條基于量子密鑰分發的服務于金融業的安全密鑰信道。2019年Falco等人通過在不可逆時變硅芯片中混合混沌波實現完善保密性，提供了相比較于量子密鑰分發更廉價的解決方案，就是所謂的光纖密鑰分發。

但傳統的一次一密技術需要密鑰服從均勻的概率分布，而且密文和密鑰是等熵的，這就泄露了密鑰的信息。因此傳統的一次一密技術并不完善。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了基于狀態機的一次一密方法，密鑰、密文和明文不同熵，使得保密系統的任一要素的熵信息都對攻擊者無從知曉，從而更加有利于保密。

本發明的技術方案如下：

基于狀態機的一次一密方法，包括如下步驟：

1)逐比特讀入明文，對當前待加密比特，采用概率模擬進行轉化決策，以概率p₀轉化為0，以概率p₁轉化為1；

2)將轉化得到密文比特與輸入明文比特作二元有限域加法，得到當前的密鑰比特；

3)反復進行以上的步驟1)和步驟2，直到明文讀完；最終得到兩個序列，一個是密文比特序列，另外一個是密鑰比特序列；其中密文比特序列就是加密的結果，直接傳輸給接收方，密鑰比特序列可以通過密鑰專線傳輸給接收方。

進一步的，所述步驟1)中，概率的模擬采用如下機制：

1.1)生成一個隨機數；

1.2)將該數除以隨機數的范圍上界參數MAX，所得一個介于0到1之間的隨機浮點數；

1.3)判斷該浮點數是小于p₀，還是大于等于p₀；

如果小于p₀則認為取到概率為p₀大小的可能性，將輸入比特轉化為0；如果大于等于p₀則認為取到概率為p₁大小的可能性，將輸入比特轉化為1。

本發明的有益效果如下：

1)在加密時根本不需要密鑰，只依賴一個狀態機；

2)密文生成后再生成密鑰；

3)密鑰、密文和明文的信息熵是互不相等的，理論上無法由密文預測、或者推證密鑰的熵。

4)本發明密鑰、密文和明文的不同熵，使得保密系統的任一要素的熵信息都對攻擊者無從知曉，從而更加有利于保密，此外，對明文的熵值具不依賴性，使得不需要對明文作任何預處理。