一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法，本发明专利技术首先通过对数变换将数字密码转换为洛伦茨系统的位置初始值，获得混沌时间序列；结合用户编号对时间混沌序列进行线性变换，获得低电平时间序列，从而构造混沌方波激励信号；将该激励信号作为Hodgkin-Huxley神经元的输入电流，进行神经元混沌响应编码，记录神经元脉冲发放的时刻；最后获取神经元脉冲发放的时间间隔序列，通过灰度映射，并按图像密码的行列参数，将一维时间间隔序列转换为二维图像密码。本发明专利技术充分利用了洛伦茨系统的混沌初值敏感性以及神经元模型脉冲发放的混沌参数敏感性，确保了图像密码的不可逆性，有效增强了身份认证系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种于身份认证系统，涉及一种基于神经元混沌响应编码的图像密码 构造方法，结合数字密码应用于身份认证系统，可解决传统口令密码安全性差的问题。
技术介绍
身份认证用于鉴别用户身份，是用户保障自身隐私与财产的主要方式。在互联网 进入大数据时代的今天，身份认证机制成为网络安全技术的重要组成部分。口令机制是最 基本、应用最广泛的身份认证机制。系统为每个合法的用户建立了用户名/口令密码，当用 户登录系统时，用户输入自己的用户名和口令密码，系统将其与存储的用户名和口令进行 比较，判断用户的身份是否有效。这种身份认证机制存在以下几个问题：①用户的口令密码 以明文的形式存储在系统中，容易泄漏；②用户向系统输入的是明文形式的口令，攻击者可 从通信线路截取用户的口令；③用户无法检验系统的身份，可能被虚假的系统骗取了正确 的口令或其他有价值的信息。因此使用这种方法进行身份认证比较简单、方便，但安全性极 差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造 方法。 用户注册成功后，用户名、数字密码和图像密码均由用户本人保存，系统中不进行 用户密码的存储，只保存用户名所对应的用户编号。本专利技术将数字密码作为洛伦茨系统的 初值，并将用户编号作为Hodgkin-Huxley神经元的输入信号参数，进行神经元混纯响应编 码，利用两个系统的混沌初值敏感性和参数敏感性，最终生成破译难度较大的图像密码。当 用户登录系统时，用户输入用户名、数字密码以及图像密码，系统根据用户名和数字密码， 采用本专利技术的图像密码构造方法产生图像密码。当用户输入的图像密码与系统产生的图像 一致时，用户登陆成功，完成对用户的身份认证。本专利技术的图像密码构造方法主要包括以下步骤： 步骤（1)用户首先输入已经过系统认证注册的用户名以及任意拟设定的四位数 字密码，其中用户名具有唯一性，系统会自动将用户名转换为对应的用户编号； 步骤（2)系统将用户输入的数字密码进行对数变换，将变换结果作为洛伦茨混沌 系统三维空间x方向上的位置初值，使之产生x方向上的混沌时间序列； 步骤⑶对自定义时间窗口内，对步骤⑵产生的混沌时间序列转换为归一化后 的时间序列；然后将用户编号作为变换参数，对归一化后的时间序列进行线性变换，生成时 间序列； 所述的自定义时间窗口要满足产生图像密码序列长度的要求； 步骤⑷构造混沌方波激励信号，其中方波信号幅值与高电平时间均为加密系统 内部参数；而方波低电平时间为一动态数值，对应于步骤（3)中生成的新的时间序列； 步骤（5)将混纯方波激励信号作为刺激电流输入Hodgkin-Huxley神经元模型，产 生神经元脉冲发放序列； 步骤（6)记录神经元脉冲发放时刻，获得脉冲发放时刻的时间间隔序列； 步骤（7)截取特定序列长度的时间间隔序列进行灰度映射，并且按图像密码的行 列参数，将一维时间序列转换为二维灰度图像Image，Image即为图像密码；所述的特定序 列长度为图像密码的像素总个数。 所述的步骤（2)中的系统将用户输入的数字密码进行对数变换的方法为 其中Xl作为洛伦茨系统三维空间x方向上的位置初值，为用户输入的数字密码。 步骤（3)中将用户编号作为变换参数，对归一化后的时间序列进行线性变换，生 成时间序列Delay的方法为： Delayi=A+G，（ID_N/10m) (2)； 其中Delayi表示时间序列Delay的第i个元素、A为系统固定常量、Gi表示对步骤 ⑵产生的混沌时间序列归一化后的时间值、ID_N为用户编号、10m表示系统用户总人数，其 中i、m为正整数。 本专利技术的有益效果为： 1.用户的数字密码与图像密码不需要存储在系统中，不容易泄漏； 2.利用数字密码实现洛伦茨系统的混沌初值敏感性，加强了图像密码的不可预测 性； 3.利用用户名实现Hodgkin-Huxley神经元脉冲发放的混纯参数敏感性，并且神 经元模型结构具有较高的复杂度，降低了图像密码被预测或构造过程被破解的可能性； 4.用户向系统输入的是图像密码，降低了密码在通信线路被截取的风险。【附图说明】 图1为本专利技术流程图； 图2为神经元混沌方波激励信号构造图； 图3a为数字密码为札=1627,用户编号为ID_N= 50的图像密码示意图； 图3b为数字密码为札=1626,用户编号为ID_N= 50的图像密码示意图； 图4a为数字密码为札=1627,用户编号为ID_N= 50的图像密码示意图； 图4b为数字密码为札=1627,用户编号为ID_N= 51的图像密码示意图；具体实 施方式： 结合附图1，本专利技术具体的实施步骤为： 步骤（1)用户首先输入已经过系统认证注册的用户名，系统会自动将用户名转换 为对应的用户编号ID_N，系统用户总人数为10的m次级数，用户可拟设定任意的四位数字 密码札;m为正整数； 步骤⑵系统将用户输入的数字密码进行对数变换，如式⑴所示。 将变换结果Xl作为洛伦茨系统三维空间x方向上的位置初值，而洛伦茨系统的其 他参数以及y和Z方向的初值由身份认证系统自动生成，洛伦茨系统如式（2)所示。 在不买施不例中，a=10,b=28,c= 8/3,y的初值等于2,z的初值等于10。从 而获得x方向上的混沌时间序列，记为X，如式（当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于神经元混沌响应编码的图像密码构造方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤(1)用户首先输入已经过系统认证注册的用户名以及任意拟设定的四位数字密码，其中用户名具有唯一性，系统会自动将用户名转换为对应的用户编号；步骤(2)系统将用户输入的数字密码进行对数变换，将变换结果作为洛伦茨混沌系统三维空间x方向上的位置初值，使之产生x方向上的混沌时间序列；步骤(3)对自定义时间窗口内，对步骤(2)产生的混沌时间序列转换为归一化后的时间序列；然后将用户编号作为变换参数，对归一化后的时间序列进行线性变换，生成时间序列；所述的自定义时间窗口要满足产生图像密码序列长度的要求；步骤(4)构造混沌方波激励信号，其中方波信号幅值与高电平时间均为加密系统内部参数；而方波低电平时间为一动态数值，对应于步骤(3)中生成的新的时间序列；步骤(5)将混沌方波激励信号作为刺激电流输入Hodgkin‑Huxley神经元模型，产生神经元脉冲发放序列；步骤(6)记录神经元脉冲发放时刻，获得脉冲发放时刻的时间间隔序列；步骤(7)截取特定序列长度的时间间隔序列进行灰度映射，并且按图像密码的行列参数，将一维时间序列转换为二维灰度图像Image，Image即为图像密码；所述的特定序列长度为图像密码的像素总个数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范影乐，方芳，郭斌，李晓春，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，杭州感想科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33