混合公安網(wǎng)絡(luò)中融合加密技術(shù)的應(yīng)用
admin 公安網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)單純采用一種加密技術(shù)無法確保混合公安網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全，弊端明顯。分析了對稱加密和非對稱加密技術(shù)，提出一種混合公安網(wǎng)絡(luò)中融合加密技術(shù)，先采用二者結(jié)合的混合加密方法，對混合公安網(wǎng)絡(luò)進行初始加密，再通過基于超混沌映射的數(shù)據(jù)融合加密算法，對混合公安網(wǎng)絡(luò)進行再次加密，采用Chen超混沌系統(tǒng)形成四條混沌序列，對這四條混沌序列進行取小數(shù)部分、矩陣相乘及取索引值等變形處理，分別利用變形后的混沌序列對原始數(shù)據(jù)和密鑰進行位置置亂處理，用交換位平面和按位取反處理擾亂數(shù)據(jù)值，通過加運算獲取加密數(shù)據(jù)。
一、采用Chen超混沌系統(tǒng)對混合公安網(wǎng)絡(luò)進行再次加密
1、Chen超混沌系統(tǒng)
針對混合公安網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)加密特征，提出了基于公式(1)定義的Chen超混沌映射形成混沌序列的數(shù)據(jù)融合加密算法，利用該算法完成對混合公安網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的再次加密。Chen系統(tǒng)的定義如下：
其中，a，b，c，d，k為Chen混沌映射的系統(tǒng)參數(shù)，當(dāng)a=36，b=3，c=28，d=16，kE[0.7，0.7]時，Chen系統(tǒng)達到混沌狀態(tài)，同時能一次形成四條混沌序列。為了達到研究超混沌獨有特征的目的，將參數(shù)分別設(shè)置為：a=36，b=3，c=28，d=16，k= 0.2。通過Runge- Kutta算法進行計算得到四條序列x，y，z，q。將四條混沌系列的整數(shù)部分清除僅留下小數(shù)部分，以使其具有良好的隨機性，所以得到的混沌序列范圍為O到1，通過得到的序列完成對數(shù)據(jù)的融合加密。
2、算法描述
本文提出的依據(jù)超混沌映射的數(shù)據(jù)融合加密算法，將經(jīng)過處理的兩個數(shù)據(jù)依位相加即可得出加密數(shù)據(jù)，圖1描述了加密算法的結(jié)構(gòu)圖。
加密算法的詳細過程如下：
(1)輸入兩個8位灰度數(shù)據(jù)A(m，n)、B(m，n)，m、n分別表示數(shù)據(jù)A、B的行列維數(shù)。
(2)在初始值分別為x0，y0，z0，q0，系統(tǒng)參數(shù)分別為a，b，c，d，k的狀態(tài)下，通過Chen混沌映射形成的混沌序列分別為：
(3)采用排序函數(shù)對三條混沌序列x，y，z進行排列，如式(2)所示：
式中，[lx,fx]= sort(x)表示排序函數(shù)的索引函數(shù)，fx為對x進行升序排列后產(chǎn)生的新序列，如為fx的索引值，ly，lz，lq和如相同。
(4)按照式(3)，通過確定序列的索引值x，y，z，q對A(m，n)、B(m，n)進行置亂，置亂后產(chǎn)生的矩陣為As(m，n)、Bs(m，n)；
(5)對公式(2)中l(wèi)y，lz，lq和ly兩兩相乘，獲取新的矩陣m1，n1，k1，如式(4)所示：
(6)對置亂后的數(shù)據(jù)As(m，n)、Bs(m，n)分別進行轉(zhuǎn)換得到八個位平面，依據(jù)式(5)將各數(shù)據(jù)的第1、2個位平面與第7、8位平面進行置換，將各數(shù)據(jù)的第3、4個位平面與第5、6位平面進行置換，最終得到矩陣Aw，Bw，位平面的置亂可以看作是數(shù)據(jù)值在擴散，得：
(7)將過程2中產(chǎn)生的混沌序列兩兩相乘，得出兩個同樣大小的：維矩陣，用公式(6)描述，將e(i,j)，g(i,j)轉(zhuǎn)變成一維矩陣e(τ)g(τ)，τ=1，2，3,...,mxn x8，有：
(8)將由過程6所產(chǎn)生的矩陣Aw，Bw轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S矩陣AW(T)，BW(T)，T=1，2，3..-mxn x8，按照設(shè)置的代碼完成按位取反操作，BW(T)的取反操作和AW(T)的有所不同，BW(T)和g(r)對應(yīng)，但AW(T)和e(r)不對應(yīng)，如此即可得到矩陣；
(9)對Af與Bf進行按位相加處理，獲取新的矩陣Ah；
(10)將平面矩陣Ah進行重組位，獲取加密數(shù)據(jù)C。
對數(shù)據(jù)進行解密操作其實就是加密的逆過程，將加法操作變成減法操作即可。
二、實驗分析
通過對比實驗驗證本文方法的有效性，實驗分別采用本文方法和傳統(tǒng)方法對某混合公安網(wǎng)絡(luò)加密進行模擬，對其過程進行統(tǒng)計，對比分析不同加密方法的效果，算法的加密過程均以較大程度的176位計算為例，表1描述了不同方法的加密時間。
分析表可得，本文加密方法比傳統(tǒng)加密方法消耗的時間大大降低，具有較高的數(shù)據(jù)加密效率，解決了傳統(tǒng)方法加密消耗時間長，資源開銷大的問題。
分析10次實驗過程中，實驗混合公安網(wǎng)絡(luò)在不同方法下受到攻擊的概率情況，用圖2描述。由圖2可以看出，本文方法下的混合公安網(wǎng)絡(luò)受到攻擊的概率遠遠低于傳統(tǒng)方法，并且具有較高的平穩(wěn)性，說明本文方法可確?；旌瞎簿W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性，具有重要的應(yīng)用價值。
映射，指兩個元素的集之間元素相互“對應(yīng)”的關(guān)系，為名詞；亦指“形成對應(yīng)關(guān)系”這一個動作，動詞。“映射”或者“投影”，需要預(yù)先定義投影法則部分的函數(shù)后進行運算。
