[发明专利]基于复合非线性数字滤波器的混沌散列构造方法

摘要

本发明公开了一种基于复合非线性数字滤波器的混沌散列构造方法。在明文产生的复合序列控制下，随机选择迭代过程中的自回归非线性数字滤波器子系统，将明文巧妙地调制到复合滤波器的高维混沌轨迹中，并以混沌轨迹的粗粒化量化后作为明文的散列值。将复合滤波器的迭代初始点作为算法的密钥，能够满足带密钥散列算法的安全性要求。复合滤波器产生的高维混沌的初值敏感性和遍历特性，使得散列结果对明文极度敏感且在散列空间中均匀分布，且复合序列增加了滤波器子系统选择的随机性，能够保证迭代轨迹与初始条件之间的复杂敏感的非线性关系，从而具有更好的置乱性，更强的抗破译能力，且基于滤波器结构的算法简单快速，易于模块化和硬件实现。

主权项

1、一种基于复合非线性数字滤波器的混沌散列构造方法，包括如下具体步骤：1)初始化：n维自回归非线性数字滤波器，其初始输入信号为φ，φ∈(-1，1)，滤波器初态为{z1，z2，...zn}∈(-1，1)，并记密钥为SK＝{φ，z1，z2，...zn}；取散列值的长度L≥128比特，待散列的明文为M′，用零填充后的明文为M，并使M的长度满足$\left|M\right|=\left(\right|\left|M^{\prime }\right|/L|+1)L\cong \mathrm{sL},$ (s≥2)；将M按长度L分组，记为M＝(M1，M2，...，Ms)，其中$M_i=m_i^1{m}_i^2{m}_i^3···m_i^L;$ 建立满足Kelber条件的k(k＝2p，L≥p≥1)个n维系数组{ci＝[ci1，ci2，...cin]，i∈[0，1，...，k-1]}，并将其放入系数库；初始散列值为L比特的零向量$H_0={\left\{0\right\}}_1^L;$ 2)散列值生成：①第一段明文M1的散列值生成：将初始散列值H0与第一段明文M1异或，得复合控制序列R1＝M1H0＝{r0，r1，...，rL-1}；第一次迭代时，取R1中序列r0r1...rp-1 对应的十进制整数q，表示为q＝(r0r1...rp-1)2，其中$p={\log }_2^k,$ k为系数库中系数组ci的个数；然后选择系数库中的第q个系数组cq作为本次迭代的滤波器系数，迭代后滤波器输出为y1；第i次迭代时，取R1中序列ri-1modkrimodkri+1modk...rp+i-2modk，重新计算q＝(ri-1modkrimodkri+1modk...rp+i-2modk)2，其中，imodk表示i对k求余；然后按新的q选择系数组cq作为第i次迭代的滤波器系数，迭代后滤波器输出为yi；迭代L次后得到复合系统的输出轨迹{yi}1L，量化为二进制序列作为第一段明文M1的散列值H1；②第二段明文M2的散列值生成：将①步最后一次迭代后的滤波器输出值yL作为本阶段滤波器的初始输入，并以①步生成的第一段明文M1的散列值H1与第二段明文M2异或，得到复合控制序列R2＝H1M2；以R2取代R1，然后用①步相同的方法，得到M2的散列值H2；③第i段明文Mi的散列值生成：将第i-1段明文Mi-1最后一次迭代后的滤波器输出值yL作为本阶段滤波器的初始输入，并以第i-1段明文Mi-1的散列值Hi-1与第i段明文Mi异或，得到复合控制序列Ri＝Hi-1Mi；以Ri取代R1，然后用①步相同的方法，得到Mi的散列值Hi；④重复③步过程，直至得到最后一段明文Ms的散列值Hs，并以此散列值Hs作为整个明文M的散列值H。