[发明专利]一种面向无线传感器网络的混沌消息认证码实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沌消息认证码实现方法。

背景技术

消息认证码即为消息的Hash值，关键是Hash函数的设计。Hash函数又叫散列函数，是一种特殊的单向函数，可将任意长度消息压缩成为固定长度的消息摘要，目前常见传统的Hash函数主要有MD4，MD5，SHA1等。

由于数字混沌系统的迭代过程除了对初始条件敏感外，还具备一定意义上的单向函数性质，因此已出现了较多的混沌Hash研究，包括基于参数可变的混沌系统单向Hash函数构造方法，该方法在混沌迭代过程中，利用上一次的迭代值和当前处理的明文消息不断调整分段线性混沌映射的控制参数，以使混沌系统获得更好的均匀分布，算法效率高但安全性较差；基于二维耦合映像格子的单向Hash函数构造方法，该方法利用Logistic映射构造耦合映像格子，再迭代过程中的每一步都执行多次Logistic映射迭代，计算最终的输出与相邻格子的耦合，因此算法安全性能高但效率较低；基于混沌动态S-BOX的Hash函数构造是一种相对新型的方法，该方法用混沌S-Box替换和函数查找表来生成具有混沌特性的Hash消息认证码，无需将原始数据直接参与混沌迭代，采用的是混沌动态S-Box替换来提高系统的实时性能，具有单向性好、初值敏感、密钥空间大、简单易行等优点。综上所述，研究基于混沌动态S-Box或者动态分组加密的消息认证码将具有广阔的应用前景。

针对无线传感器网络平台，研究基于混沌动态S-Box(或动态分组加密)的Hash函数，主要需解决如下三个问题：(1)设计无需除法及浮点运算等复杂操作的整数型混沌映射方法；(2)设计基于整数型混沌映射的动态S-Box，并设计基于混沌动态S-Box的高效的混沌分组加密算法；(3)设计基于高效混沌分组加密的消息认证码方案。在现阶段，大多数无线传感器网络上的混沌消息认证码的研究仍停留在算法的设计和分析上，缺少实际嵌入式硬件环境下可实现的方案。因此，设计安全、高效、实用的混沌消息认证码解决方案具有较高的应用价值。

发明内容

为了克服已有沌消息认证码实现方法的安全性较差、效率较低的不足，本发明提供一种安全性良好、效率较高的面向无线传感器网络的混沌消息认证码实现方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向无线传感器网络的混沌消息认证码实现方法，所述混沌消息认证码实现方法包括以下步骤：

1)首先，面向无线传感节点采用基于整数型计算的Logistic混沌映射函数，Logistic混沌映射函数的迭代式即为：

zn+1=zn<<2-zn2>>6-1---(I-10)]]>

其中，z_n＝ax_n+a，取a＝2^L-1，L为机器字节的长度；

2)采用具有动态Feistel结构特性且分组长度仅为8比特的分组加密算法，具体如下：

给出一种8比特分组Feistel结构，明文的一个分组被分为高位和低位的各4比特，分别记为L_i和R_i，在轮密钥k_i的作用下，R_i通过f函数后与L_i异或生成新的R_i，而L_i变为新的R_i，由此完成一轮的Feistel结构加密；