一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法及系统，所述包括：在加密端设置种子密钥池，所述种子密钥池由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号；在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。本发明专利技术通过整数化的方法降低混沌映射的计算难度，降低消耗，从而适应地质调查仪器与地灾监测设备低功耗的要求，并通过扩展和耦合实现卓越的安全性能，并且在此过程中避免了除法、乘方等负载运算，对硬件计算能力要求不高，可以适用于现有的地质调查仪器与地灾监测设备，不需要对现有仪器设备进行重新设计开发。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法及系统
本专利技术涉及一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法及系统，属于地质调查、网络通信与信息安全
。
技术介绍
随着地质调查技术的进步，适用于地质调查的相关仪器设备获得了飞速的发展，出现了一大批具有低功耗、自动化、实时监测、无人值守等优点的专业地质调查仪器与地灾监测预警设备以及具有2D / 3D图形显示、综合数据处理、多参数调用计算等强大功能的数据平台软件。而地质调查仪器与地灾监测设备大都布设在较为偏僻的高山、峡谷、丛林地区，其数据的传输主要采用GPRS、3G无线网络或Internet有线网络等公共网络。由于公共网络的开放性，对于在公网中传输的数据其安全性是无法得到保障的，极易被攻击者截获、破坏和篡改，而地质调查仪器与地灾监测设备发送的数据经常含有地理位置、地质特点、气候变化、植被分布以及人员活动等重要信息，对传输数据的安全有很高的要求。但是，相比于快速发展的软硬件技术，用于地质调查的信息安全技术的发展相对滞后，缺乏先进的安全技术，极大的制约了地质调查仪器和地灾监测设备相关技术的全面发展。密码技术是保证信息安全的关键技术，密码算法是密码技术的核心。为了保证地质调查仪器和地灾监测设备所发送数据的安全性，需要一种安全性高、低消耗、易实现的密码算法。序列密码又被称为流密码，是密码技术的一个重要分支，由于其具有“一次一密”的特征，根据Shannon的证明，“一次一密”的密码体制是绝对安全的，所以序列密码理论上具有极高的安全性能。对于序列密码算法来说，实现其安全性的关键是能够生成无限长、无周期的密钥序列。但是，在实际应用中，生成器一般都只有有限个状态，导致密钥序列生成器不可避免的要回到初始状态而呈现一定的周期性，这就使得“一次一密”密码体制在现实应用中很难实现。混沌映射具有混合以及对参数与初始值的敏感性的基本特征，这些特征非常适合其应用于密码学算法，可以实现密码算法中的相应功能。混沌系统的伪随机特性使混沌系统的运动呈现出一种类似混乱的特征，利用这种特征可以实现密码算法中的混淆功能；混沌系统的轨道混合特性与传统密码算法的扩散特性类似。混沌映射的优异混合特性使得利用混沌映射构造的加密算法可以实现与传统密码算法同样的混淆与扩散功能。利用混沌映射生成的序列具有十分接近真随机序列的均匀分布特性，十分适合作为密钥序列生成器。由于地质调查仪器和地灾监测设备大都部署在较偏僻的无人区域，难以实现市电供电，所以大都采用太阳能电瓶供电或者充电锂电池供电。为了实现仪器设备在无人值守的情况下长时间稳定工作，需要采用低功耗设计。所以，在设计密码算法时必须考虑算法的消耗，采用计算简单的算法，避免复杂计算。但是，混沌映射通常是定义在实数域的，这必然会引入浮点运算，大大增加系统的消耗，从而导致功耗增加。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的密码加密技术中存在的计算过程较复杂导致能耗较高，无法适用在低功耗的地质调查仪器与地灾监测设备中的问题，进而提供了一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法及系统。为此，本专利技术提供了如下的技术方案:一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，包括:在加密端设置种子密钥池，所述种子密钥池由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号；在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密系统，包括:种子密钥池，设置在加密端，由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号；加密模块，用于在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。本专利技术通过整数化的方法降低混沌映射的计算难度，降低消耗，从而适应地质调查仪器与地灾监测设备低功耗的要求，并通过扩展和耦合实现卓越的安全性能，并且在此过程中避免了除法、乘方等负载运算，对硬件计算能力要求不高，可以适用于现有的地质调查仪器与地灾监测设备，不需要对现有仪器设备进行重新设计开发。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本【具体实施方式】提供的32bits扩展耦合整数帐篷映射生成序列分布图；图2是本【具体实施方式】提供的32bits扩展耦合整数帐篷映射生成序列分布概率密度；图3是本【具体实施方式】提供的32bits扩展耦合整数帐篷映射1、2、5、30阶差值分布图；图4是本【具体实施方式】提供的32bits扩展耦合整数帐篷映射生成序列自相关特性；图5是本【具体实施方式】提供的32bits扩展耦合整数帐篷映射生成序列互相关特性；图6是本【具体实施方式】提供的8bits分组Feistel加密结构示意图；图7是本【具体实施方式】提供的加密函数“f”结构示意图；图8是本【具体实施方式】提供的8bits分组整体加密结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本【具体实施方式】提供了一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，包括:在加密端设置种子密钥池，所述种子密钥池由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号；在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。为了更清楚地说明本【具体实施方式】提供的基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，下面以32bits扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列进行说明。所述扩展耦合整数帐篷映射为密钥序列生成器的核心算法的实现过程是:(I)帐篷映射整数化:帐篷映射定义为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，包括：在加密端设置种子密钥池，所述种子密钥池由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号；在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，包括: 在加密端设置种子密钥池，所述种子密钥池由预定数量的32bits种子密钥构成并进行编号； 在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，对预定数据进行加密。2.根据权利要求1所述的基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，所述扩展耦合整数帐篷映射具体包括: 3.根据权利要求1所述的基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，所述种子密钥池由21个32bits种子密钥构成并进行编号； 所述在加密时从所述种子密钥池中随机选取若干个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列具体包括: 在加密时从密钥池中随机选取4个种子密钥送入扩展耦合整数帐篷映射生成密钥序列，当完成211-1个明文分组的加密后抛弃当前种子密钥，重新从所述种子密钥池中选取种子密钥进行加密。4.根据权利要求1所述的基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，所述方法还包括: 加密端将选取的所述种子密钥的编号随加密的预定数据同时发送给解密端。5.根据权利要求1所述的基于混沌序列的地质调查仪器的加密方法，其特征在于，所述对预定数据进行加密包括:所述加密的分组长度为Sbits长度，所述加密采用4轮Feistel ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹修定，杨凯，殷跃平，吴悦，郭伟，王晨辉，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：河北;13