混沌扰动多变量密码体制 收藏 0

在全球范围内,信息安全领域正拉开一个新一轮的竞争,研制抗量子算法的可替代性密码系统,是我国信息安全领域研究的必由之路。 为了抵抗量子计算机,必须采用不能转换成离散傅立叶变换的数学难题来建立公钥密码体制。当前全球主要有三种：NTRU公钥密码体制、OTU2000公钥密码体制、MQ公钥密码体制。NTRU已经被美国政府支持的NTRU公司在多个国家注册了基础性专利,大量使用涉及到国家利益问题和知识产权问题,技术上很难绕过。OTU2000的缺点是需计算离散对数,需解决大量密钥的生成问题。MQ即多变量二次多项式公钥密码,我国政府正在投入巨大的科研经费支持学者进行研究、开发,以期能在多变量公钥密码领域占有一席之地。 主流的多变量密码体制均为公钥密码体制,虽然存在安全性较高的密码算法,但是只适合签名运算而不适合加解密运算。当将签名算法扩充成加解密算法时会导致安全性降低而无法投入实用。建立能用于加解密的多变量密码体制,是抵抗量子算法的的有效途径,亟待开展安全性高、可靠性强的多变量加解密体制以提高我国信息安全领域的地位。 本课题在我国信息安全面临巨大威胁同时国家大力支持的宏观背景下,研究多变量公钥密码体制,突破多变量框架的限制,开发外部资源,在更大的算法空间中建立新的密码体制,最终设计一种能抵抗量子算法的密码体制,丰富多变量密码体制的理论。通过对多变量密码体制的研究,提出混沌扰动多变量密码体制,证明其高效性和高安全性,为我国信息安全提供一种备选的安全的密码算法。 传统的多变量公钥体制的内部映射难以抵制双线性攻击,依托本项目,提出在内部映射的基础上增加二维混沌映射扰动模式,并在此基础上建立了基于二维混沌映射扰动模式的多变量密码体制。 传统的多变量公钥体制由于其安全性缺陷,中心映射的输出数量少于输入数量,不满足可逆性,只能用于签名而无法建立密码体制。本项目提出利用仿射变换扰乱中心映射的结构,通过对二维混沌系统的输出在有限域上离散化后对多变量密码体制的中心映射和仿射变换进行加壳保护,形成一种新的中心映射的内部振动扰动模式,将中心映射改进为恰定方程组,从而建立了一种新型的可用于加密的多变量体制的密码体制。 已建立了基于Logistic 混沌映射的内部扰动模式后,将 Logistic 映射在有限域上离散化,通过在三角形体制中增加 Logistic 混沌扰动,改变多变量三角形密码体制的中心映射的结构,从而形成了一种新的三角形密码体制。 提出的基于二维混沌映射扰动模式的多变量密码体制,在内部结构中改变了明密文之间的双线性关系,使线性攻击、双线性攻击、秩攻击等攻击方式的先决条件不再成立,有效提高了多变量密码体制的安全性; 已建立的基于基于Logistic 混沌映射的三角形密码体制改变了三角形密码体制的中心映射的结构,消除多变量三角形体制的中心映射方程组之间存在的线性关系,从而形成可以抵抗线性攻击的三角形密码体制。