混沌序列在数字签名中的应用研究-电路与系统专业论文.docx

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University for the Degree of Master Study on Chaotic Sequence in the Applications of Digital Signature Candidate: Fan Tingting Supervisor: Prof. Wang Guangyi December，2014 杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或 使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件， 允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 杭州电子科技大学硕士学位论文 杭州电子科技大学硕士学位论文 摘 要 数字签名不仅可以防止交易的发送方否认交易内容，还可以防止接收者伪造、篡改交易 内容，更可以抵御网络黑客攻击交易内容。为了保证消息在传输的过程中不被冒认、截取等， 需要对交易消息进行签名。混沌具有密码的特性，本文尝试把混沌序列应用于数字签名之中， 设计实现了一个在 Windows XP 平台上，对电子邮件进行签名验证的系统。设计的签名邮件 可以在 PC 机之间进行邮件传递并验证邮件，达到了预期的效果。本文所研究内容主要分为 以下三部分： （1）构造一个新的对数混沌系统。为设计复杂的混沌系统，基于 Chen 系统设计一个对数 混沌系统的数学模型，对其动力学特性进行理论和仿真分析，对其混沌序列的随机性进行 NIST 测试。分析和测试结果表明，与 Chen 混沌系统相比，对数混沌系统提高了参数的密钥 空间，其数字混沌序列具有更好的随机性。设计实现对数运算电路和对数混沌电路，电路实 验进一步证明对数混沌系统在实际应用中的可行性。 （2）混沌 Hash 函数设计。混沌 Hash 函数的设计理念基础是，将任意长度的消息使用混 沌方程进行迭代，最终获得固定长度的 Hash 值。采用欧拉法对对数混沌系统进行量化，获得 离散迭代方程。利用另一混沌迭代方程对消息内容进行数学运算，并将结果作为离散对数方 程的初值进一步迭代，获得消息摘要。在对所有消息内容运算后，使用对数混沌系统对其进 行扩散，增加 Hash 值对消息内容的敏感度。哈希运算的密钥空间既包含迭代初值，又有相应 混沌系统的参数。实验结果表明，混沌 Hash 算法在保密方面性能良好，对消息内容也很敏感。 （3）混沌数字签名系统设计。结合对数混沌系统、混沌 Hash 函数以及 RSA 加密算法， 设计实现一种数字签名系统，并将其用于对电子邮件进行签名验证。发送者将邮件内容通过 Hash 函数计算得到定长的 Hash 摘要，并用 RSA 加密算法对 Hash 摘要以及对数混沌参数进 行加密得到摘要签名，与邮件内容一起通过网络传输给接收者。接收者接收到邮件后，用混 沌参数对邮件内容进行计算，得到新的 Hash 摘要，并与解密后的摘要进行比较验证。在系统 的实现过程中，采用 MFC 对邮件界面进行搭建，采用 VC++对签名行为进行编写。安全电子 邮件中的数字签名在保持原 RSA 加密算法的速度基础上，增加了密钥空间，提高了数字签名 的安全性。实验证明该数字签名系统可以在电子邮件签名中正常使用，达到了预期签名设计 效果。 关键词：混沌加密，Hash 函数，RSA 算法，数字签名 I ABSTRACT The digital signature can not only prevent the sender of the transaction from denying transaction content, but also can prevent the recipient from forging, tampering with the transaction content, and even can defend itself ag