以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基石構(gòu)建起來(lái)的森林資源管理服務(wù)系統(tǒng)，由于傳輸媒體的公用性和公開(kāi)性、信息的共享性而面臨敏感信息的泄漏、篡改、抵賴等安全性威脅。矢量數(shù)據(jù)是森林資源空間數(shù)據(jù)主要形式之一，那么針對(duì)其中的矢量數(shù)據(jù)給如何加密呢？那么我今天就給您介紹一種方法：運(yùn)用一種基于混沌序列的數(shù)據(jù)加密算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量數(shù)據(jù)的加密。

一、矢量數(shù)據(jù)格式及加密

1、矢量數(shù)據(jù)

森林資源空間數(shù)據(jù)包括柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線和多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。由于矢量數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，表達(dá)精度高，圖形顯示質(zhì)量好，有利于網(wǎng)絡(luò)和檢索分析等優(yōu)點(diǎn)。在GIS中得到廣泛的應(yīng)用，特別在小區(qū)域（大比例尺）制圖中充分利用了它的精度高的優(yōu)點(diǎn)。

2、加密

數(shù)據(jù)加密技術(shù)是保證網(wǎng)絡(luò)信息安全最常用和最重要的一種技術(shù)。數(shù)據(jù)加密就是對(duì)信息進(jìn)行重新編碼將敏感信息轉(zhuǎn)換成不能識(shí)別的亂碼，從而達(dá)到隱藏信息內(nèi)容，使非法用戶無(wú)法獲得信息真實(shí)內(nèi)容的一種技術(shù)手段，從而達(dá)到可以保證傳輸信息的機(jī)密性、完整性和確定性，防止信息被篡改、偽造和假冒。

在傳統(tǒng)加密技術(shù)中，基于密鑰的加密算法不同可以分為兩類：對(duì)稱加密技術(shù)（常規(guī)密鑰加密）和非對(duì)稱加密技術(shù)（公開(kāi)密鑰加密）。

按照加密時(shí)對(duì)明文的處理方式，對(duì)稱加密算法又可分為分組加密算法和序列密碼加密算法。

分組加密算法是把密文分成等長(zhǎng)的組分別加密，序列密碼加密算法，也稱流密碼加密算法，是一個(gè)比特一個(gè)比特地處理，即將明文逐位轉(zhuǎn)換變成密文。

二、混沌及混沌系列

混沌現(xiàn)象是非線性系統(tǒng)的一種內(nèi)在類隨機(jī)過(guò)程的表現(xiàn)，只要初始條件稍有不同，其結(jié)果就大相徑庭，難以預(yù)測(cè)，而且在有些情況下，反映這類現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型又是十分簡(jiǎn)單，甚至一維非線性迭代函數(shù)就能顯示出這種混沌特性。除此以外，混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)還具有類似噪聲，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以分析等特性。近年來(lái)，混沌理論在信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

混沌序列的非周期性，連續(xù)寬帶頻譜、類似噪聲等特性，使它具有天然的隱蔽性。另外，混沌序列對(duì)初始條件的高度敏感性使其具有長(zhǎng)期不可預(yù)測(cè)性，人們認(rèn)為利用混沌可能更有助于設(shè)計(jì)有效快速的加密算法。

混北序列密碼即混沌流密碼，使用混沌系統(tǒng)生成偽隨機(jī)密鑰流，并將其直接用于掩蓋明文。其中混沌偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)是這類混沌密碼算法的核心問(wèn)題?；煦绲囊恍┗咎匦钥梢源蟠蠛?jiǎn)化密鑰序列的生成，其非線性特性也可以提高生成密鑰序列的復(fù)雜度，混沌系統(tǒng)具有良好的偽隨機(jī)特性、軌道的不可預(yù)測(cè)性、對(duì)初始狀態(tài)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的極端敏感性等一系列特性，這些特性與密碼學(xué)的很多要求是吻合的。

混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的序列從嚴(yán)格意義上來(lái)講屬于流密碼，但它與傳統(tǒng)的流密碼又有區(qū)別，而且它有可能是一類具有相當(dāng)廣泛應(yīng)用前景的加密方式。

三、基于混沌系列的矢量圖混沌加密算法

1、算法原理

本文采用一維logistic映射，首先，通過(guò)數(shù)據(jù)變換處理，將用戶輸入的密碼系列映射為(0.1)間的某個(gè)實(shí)數(shù)x0，用xo作為logistic混沌映射的初值，通過(guò)迭代產(chǎn)生混沌系列。將該混沌序列與待加密的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，生成一密文序列在信道中傳輸，如圖所示。

2、 Logistic映射及混沌系列密碼的產(chǎn)生

Logistic映射是由美國(guó)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)家May．R于1976年提出來(lái)的，它是一個(gè)十分簡(jiǎn)單又具有重要意義的非線性迭代方程，是最典型的，也是研究的最廣泛的動(dòng)力系統(tǒng)，定義如下：

其中，0≤μ≤4稱為L(zhǎng)ogistic參數(shù)，Xk∈(O，1)。當(dāng)3.569945…<μ≤時(shí)，Logistic映射工作于混沌態(tài)。也就是說(shuō)，由初始條件x。在Logistic映射的作用下所產(chǎn)生的序列{Xk,k=0.1，2，3…}在理論上是非周期、不收斂，對(duì)初始值極其敏感，并且具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性及雪崩效應(yīng)等特性。因此，適合構(gòu)造有效的混沌序列密碼應(yīng)用。

3、密鑰x。的生成

如果直接讓用戶輸入一實(shí)數(shù)x。作為密碼，是不太方便和友好的，本文中，我們首先計(jì)算出用戶輸入的字符串的Hash值，再通過(guò)對(duì)Hash值的ASCIl碼值擴(kuò)散映射射為(0.1)間的某個(gè)實(shí)數(shù)x。，用xo作為混沌映射的初值，即密鑰。

4、混沌序列密碼的生成

以密鑰x0為初值，對(duì)(1)武進(jìn)行反復(fù)迭代，生成足夠長(zhǎng)度的隨機(jī)數(shù)值序列{Xk，k=0, 1,2,3．……}．由干Logistic映射實(shí)數(shù)的分布是很不均勻的，而且相鄰點(diǎn)有非常強(qiáng)的相關(guān)性，所以直接把實(shí)數(shù)值序列用于作密鑰流的話，密鑰強(qiáng)度肯定不高，勢(shì)必影響加密效果。由于Logistic映射迭代序列關(guān)于x=0.4的分布是基本對(duì)稱的，則可以采用每次根據(jù)迭代值是否大于等于或小于
0.4域值來(lái)輸出0或l比特的方法來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)教序列，公式如下：

為了增強(qiáng)隨機(jī)性，舍棄開(kāi)始部分長(zhǎng)度為n的序列，即從序列的第n+l位開(kāi)始作為密鑰流，進(jìn)行信息的加密。

5、加密的實(shí)現(xiàn)

將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制文件格式，依次取出文件各字節(jié)流(pk,k=1,2,3,……)與密鑰系列(pn,n=1,2,3．……)進(jìn)行。異或“操作，生成亂碼形式的密文流(Ck,k=1,2,3，……)。在解密斷，采用與加密相反的操作，即用密文流與密鑰系列進(jìn)行“異或”操作，得到明文流。

隨著計(jì)算機(jī)的普及及林業(yè)信息化的發(fā)展，林業(yè)信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)尤其顯得重要，矢量數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)中的一種重要的數(shù)據(jù)形式，通常用于柵格圖像處理及加密的許多方法將不適于矢
量地圖，我們采用了矢量數(shù)據(jù)的混沌序列加密算法，該算法支持不同形式的密鑰輸入，提高了密鑰強(qiáng)度，也增加了軟件友好性。其安全性依賴于破解混沌序列的難易程度，由于混沌序列具有不可預(yù)測(cè)性、初始值高度敏感性等一系列特性，使得不知道加密密鑰的攻擊者幾乎不可能進(jìn)行有效的破解，而知道加密密鑰的合法用戶則可以很方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，是一種很好的矢量數(shù)據(jù)的加密算法。

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