[发明专利]一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法

说明书

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法。为了提升目前工业物联网中数据传输的安全性，本发明利用了无穷维超混沌系统进行明文信息加密时，密钥空间可以达到理论的无限维；本发明利用了合法用户之间信道信息作为基于无穷维超混沌的动态Hash密钥函数的输入，得到用于加密的动态密钥，获得了更高的安全性；本发明利用了无穷维超混沌系统特性产生新型S‑box，相比传统S‑box具有更强的抗攻击能力和更好的安全性能。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法。

背景技术

5G无线通信时代推动了各行各业的跨越式进步，衍生出诸多新的应用场景，如工业物联网通信、毫米波通信以及大规模多输入多输出通信等。无线通信节点上的信息内容安全和隐私也正成为人们关注的问题。加密算法的主要贡献是提供了一种安全的方法来传输或储存敏感信息。目前，传统的密码技术已被应用于工业物联网的防御系统中。工业物联网中的数据传输具有大数据量、高冗余度、强相关性等特点，这使得一些传统的密码机制(如DES算法、ZUC算法、RSA算法等) 可靠性不再能够满足要求。

由于混沌系统具有初值参数敏感性、随机性、遍历性等特点，使其非常适合数字加密。但传统的混沌加密算法仍存在许多问题与不足，例如对于采用低维混沌系统的加密方法，可以利用相空间重构和非线性预测方法进行破译。并且对于参数较少或参数取值范围小的混沌系统，其抵抗暴力攻击的能力较差。无穷维超混沌系统具有非常复杂的动力学行为，由于其在连续延迟区间的参数域具有理论无穷维特性，使其相比一般混沌系统具有更加优异的性能。然而，基于无穷维超混沌系统的加密方法也存在不足，如密钥分发体系安全性不高等问题，易受到选择性明文攻击或差分攻击，使得数据安全受到威胁。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无穷维超混沌的物理层信息加密方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通过当前通信的信道相位和幅值A计算临时标记NN 和AA，设置无穷维超混沌系统和Logistic映射相关参数初值；

所述步骤1包括：

步骤1.1：估计当前合法用户之间的信道状态，得到信道相位信息和幅值A，并通过公式(1)计算临时标记NN和AA；

AA＝3.8+0.2cos(A) (1)

然后将NN的值赋给无穷维超混沌系统(2)中的参数c，将AA 的值赋给Logistic映射(3)中的参数μ；

步骤1.2：采用无穷维超混沌系统产生密钥，其数学模型表示为：

其中，a，b，c为无穷维超混沌系统的控制参数，x，y，z为无穷维超混沌系统的状态变量，k为反馈增益，τ0为延迟时间，给定无穷维超混沌吸引子系统的控制参数a、b、k、τ，并令参数 c＝NN；

采用Logistic映射产生随机数位置索引序列，其数学模型表示为：

u_n+1＝μu_n(1-u_n) (3)

其中，u为系统状态变量，下标n表示迭代次数，μ为控制参数，给定Logistic映射的控制参数μ＝AA，初值u₀与无穷维超混沌系统状态x的初值x₀一致；