[發明專利]一種面向硬件實現的輕量級混沌流密碼算法

在審

• 申請號: 202310316428.6
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116405180A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 解旭輝;楊杰超;辛玖洋;曾宇;鄧宇昕;帥燕;李燁晨;錢憶寧;王晨宇;陳智
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.兩種輕量級混沌流密碼系統，其特征在于，包括：時變模塊、時滯模塊和n個離散混沌系統；n≥1；

所述時變、時滯模塊用于在接收到開始指令后，開始第一次迭代，將輸入的初始系統狀態變量作為所述耦合混沌系統第一次迭代下的系統狀態變量，進行運算生成耦合項并一一對應輸出至n個所述離散混沌系統中；

所述離散混沌系統用于在接收到狀態值輸入后，進行混沌映射生成對應的離散混沌值，并輸出至所述耦合模塊中；

所述時變、時滯模塊還用于在每一次迭代下，當獲取到n個所述離散混沌系統生成的離散混沌值后，分別對每一個離散混沌值進行時變、時滯映射，得到當前迭代下的一組耦合項進行輸出，并將其中的n個耦合項一一對應輸出至n個所述離散混沌系統進行下一次迭代；

其中，第k次迭代下對第i個離散混沌值進行時變映射所得的第i個耦合混沌值為：

X_k+1＝Q_k×(f(X_k)+ΔK)

其中，f(·)所表達的含義是混沌映射；X和V表示的是系統的狀態變量和控制參數，它們的維數均為n維；ΔK表示的含義是第K次迭代時所構造的耦合項；

第k次迭代下對第i個離散混沌值進行時滯映射所得的第i個耦合混沌值為：

X_k+1＝f(X_k；Δ)

其中，f(·)所表達的含義是混沌映射；Δ時滯反饋項是來自一維混沌映射的延時狀態變量，從而達到不同延時的狀態變量相互作用的效果。

2.根據權利要求1或2所述的輕量級混沌密碼系統，其特征在于，所述時變、時滯模塊在通過耦合混沌映射得到耦合混沌值后，還將所得的耦合混沌值限制在所述離散混沌系統的吸引域內；

其中，限制在所述離散混沌系統的吸引域內的第i個耦合混沌值X_k＝X_k?mod?α_i；其中，mod為取余運算符；第i個所述離散混沌系統的吸引域為α_i。

3.根據權利要求1所述的輕量級混沌流密碼系統，其特征在于，所述時變系統包含一個1×n的時延狀態表{x₁+…+x_k1，x₂+…+x_k2，…，x_n+…+x_kn，}，其中k_i＝(k+i-1)mod?n，表示有k個系統互耦合，故實際每個耦合項采用的均是k個延遲值；在表的索引階段，主要是采用輸出的后b＝log₂n作為索引值，例如，當n＝4時，b＝log₂4＝2，即二進制數后兩位為01時，根據索引將延遲表的第二項耦合到，并將第三項、第四項和第一項分別給到，其余的以此類推；其操作步驟如下：

1)完成一輪數字系統的計算后，按照{x₁+…+x_k1，x₂+…+x_k2，…，x_n+…+x_kn，}，的規則對數據進行計算，并將計算所得到的數據存儲到延時狀態表中；

2)取出二進制狀態下的后兩位，以此為索引去延時狀態表中取值；

3)將取得的值代入到數字系統中進行運算；

通過上述的步驟，可以完成對于結構的變換。

4.根據權利要求1所述的結構可變的耦合混沌系統，其特征在于，所述時滯系統是在傳統一維離散混沌映射的基礎上，將延時狀態變量反饋到用于方程迭代的實時狀態變量，從而形成了一種自耦合的拓撲結構，構造了一維時滯混沌映射；其中，時滯反饋項來自所構造的一維混沌映射每輪迭代產生的延時狀態變量。

5.根據權利要求1所述的結構可變的耦合混沌系統，其特征在于，所述耦合模塊還用于在收到結束指令后，停止迭代。