[发明专利]一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法

说明书

技术领域

本发明属于一种于身份认证系统，涉及一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法，结合数字密码应用于身份认证系统，可解决传统口令密码安全性差的问题。

背景技术

身份认证用于鉴别用户身份，是用户保障自身隐私与财产的主要方式。在互联网进入大数据时代的今天，身份认证机制成为网络安全技术的重要组成部分。口令机制是最基本、应用最广泛的身份认证机制。系统为每个合法的用户建立了用户名/口令密码，当用户登录系统时，用户输入自己的用户名和口令密码，系统将其与存储的用户名和口令进行比较，判断用户的身份是否有效。这种身份认证机制存在以下几个问题：①用户的口令密码以明文的形式存储在系统中，容易泄漏；②用户向系统输入的是明文形式的口令，攻击者可从通信线路截取用户的口令；③用户无法检验系统的身份，可能被虚假的系统骗取了正确的口令或其他有价值的信息。因此使用这种方法进行身份认证比较简单、方便，但安全性极差。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法。

用户注册成功后，用户名、数字密码和图像密码均由用户本人保存，系统中不进行用户密码的存储，只保存用户名所对应的用户编号。本发明将数字密码作为洛伦茨系统的初值，并将用户编号作为Hodgkin-Huxley神经元的输入信号参数，进行神经元混沌响应编码，利用两个系统的混沌初值敏感性和参数敏感性，最终生成破译难度较大的图像密码。当用户登录系统时，用户输入用户名、数字密码以及图像密码，系统根据用户名和数字密码，采用本发明的图像密码构造方法产生图像密码。当用户输入的图像密码与系统产生的图像一致时，用户登陆成功，完成对用户的身份认证。

本发明的图像密码构造方法主要包括以下步骤：

步骤(1)用户首先输入已经过系统认证注册的用户名以及任意拟设定的四位数字密码，其中用户名具有唯一性，系统会自动将用户名转换为对应的用户编号；

步骤(2)系统将用户输入的数字密码进行对数变换，将变换结果作为洛伦茨混沌系统三维空间x方向上的位置初值，使之产生x方向上的混沌时间序列；

步骤(3)对自定义时间窗口内，对步骤(2)产生的混沌时间序列转换为归一化后的时间序列；然后将用户编号作为变换参数，对归一化后的时间序列进行线性变换，生成时间序列；

所述的自定义时间窗口要满足产生图像密码序列长度的要求；

步骤(4)构造混沌方波激励信号，其中方波信号幅值与高电平时间均为加密系统内部参数；而方波低电平时间为一动态数值，对应于步骤(3)中生成的新的时间序列；

步骤(5)将混沌方波激励信号作为刺激电流输入Hodgkin-Huxley神经元模型，产生神经元脉冲发放序列；

步骤(6)记录神经元脉冲发放时刻，获得脉冲发放时刻的时间间隔序列；

步骤(7)截取特定序列长度的时间间隔序列进行灰度映射，并且按图像密码的行列参数，将一维时间序列转换为二维灰度图像Image，Image即为图像密码；所述的特定序列长度为图像密码的像素总个数。

所述的步骤(2)中的系统将用户输入的数字密码进行对数变换的方法为

其中x₁作为洛伦茨系统三维空间x方向上的位置初值，M₁为用户输入的数字密码。

步骤(3)中将用户编号作为变换参数，对归一化后的时间序列进行线性变换，生成时间序列Delay的方法为：

Delay_i＝A+G_i×(ID_N/10^m) (2)；

其中Delay_i表示时间序列Delay的第i个元素、A为系统固定常量、G_i表示对步骤(2)产生的混沌时间序列归一化后的时间值、ID_N为用户编号、10^m表示系统用户总人数，其中i、m为正整数。

本发明的有益效果为：

1.用户的数字密码与图像密码不需要存储在系统中，不容易泄漏；

2.利用数字密码实现洛伦茨系统的混沌初值敏感性，加强了图像密码的不可预测性；

3.利用用户名实现Hodgkin-Huxley神经元脉冲发放的混沌参数敏感性，并且神经元模型结构具有较高的复杂度，降低了图像密码被预测或构造过程被破解的可能性；

4.用户向系统输入的是图像密码，降低了密码在通信线路被截取的风险。

附图说明

图1为本发明流程图；