一种基于生命游戏模型的密钥生成方法、系统、电子设备技术方案

本发明专利技术涉及信息安全技术领域，公开了一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，包括：构建二维动态矩阵：构建一个随时间基于生命游戏模型规则变化的m

【技术实现步骤摘要】
一种基于生命游戏模型的密钥生成方法、系统、电子设备


[0001]本专利技术涉及信息安全
，具体涉及一种基于生命游戏模型的密钥生成方法、系统、电子设备。

技术介绍

[0002]在某通信过程中，通信双方传输的数据需要进行加密传输，加密的算法通常采用对称加密[1]，而分组密码是实现对称加密的主要工具，如图6所示，分组密码的工作原理如下：首先把明文消息序列依次分为长度为L的数据组序列，然后用同一密钥将各组加密为长度同为L的密文组序列，解密时使用相同的密钥对密文进行逆变换[2]。因此，数据加密密钥需要通信双方在通信之前进行协商，实现双方加密/解密数据会话密钥的一致。
[0003]采用对称加密技术，需要大量的双方约定一致的会话密钥，为满足通信双方对信息进行加密/解密使用的会话密钥一致，在通信开始前，将相同的密钥分别加载至通信主机；在加密过程中，通信双方将按预先设置的规则使用密钥。缺点主要为：加载到各通信主机的密钥数量存在上限，有效时间短，无法长时间地保障协作双方传输数据的加密/解密。

技术实现思路

[0004]为了在某通信实际应用场景中，延长初始化后的密钥有效作用时间，本专利技术提供一种基于生命游戏模型的密钥生成方法、系统、电子设备，各通信主机利用一致的生命游戏模型及初始状态，根据同步时间，即可相互独立地生成一致的会话密钥，通过该技术可有效地解决现有密钥有效时间短的问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，包括：
[0007]构建二维动态矩阵：构建一个随时间基于生命游戏模型规则变化的m
×
m的二维动态矩阵， m为一个正整数；
[0008]脉动激活：每隔一定的迭代次数，对所述二维动态矩阵的指定区域进行脉动激活，使所述二维动态矩阵持续变化；
[0009]生成码字：对持续变化的所述二维动态矩阵的每一行的数值异或得到m位密钥，并将得到的m位密钥同时赋予各通信主机。
[0010]作为优化，还包括对构建完成后的二维动态矩阵添加动态部件，具体步骤为：
[0011]每隔一定的迭代次数，在所述二维动态矩阵中增加滑行结构，所述滑行结构能够在所述二维动态矩阵的迭代过程中，在空间进行平移的同时保持结构不变。
[0012]作为优化，所述滑行结构为a
×
b的二维矩阵，且a、b均为正整数。
[0013]作为优化，所述滑行结构在所述二维动态矩阵中的平移方向可以根据自动机的推演得到。
[0014]作为优化，所述指定区域可以为所述二维动态矩阵的偶数行或者较稀疏位置。
[0015]作为优化，所述较稀疏位置表示为：所述较稀疏位置表示为：在m x m的所述二维
动态矩阵中，有n个散布的数值为1的方格，有(m x m
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n)个数值为0的方格，n不大于(m x m) /2，则数值为1的方格所处的位置为较稀疏的位置。
[0016]作为优化，对所述指定区域进行脉动激活的具体方法为，将所述指定区域的值赋值为1。
[0017]本专利技术还公开了一种基于生命游戏模型的密钥生成系统，包括：
[0018]二维动态矩阵构建模块：用于构建一个随时间基于生命游戏模型规则变化的m
×
m的二维动态矩阵，m为一个正整数；
[0019]脉动激活模块：用于每隔一定的迭代次数，对所述二维动态矩阵的指定区域进行脉动激活，使所述二维动态矩阵持续变化；
[0020]码字生成模块：用于对持续变化的所述二维动态矩阵的每一行的数值异或得到m位密钥，并同时赋予各通信主机。
[0021]作为优化，还包括对构建完成后的二维动态矩阵进行添加动态部件的动态部件添加模块：用于每隔一定的迭代次数，在所述二维动态矩阵中增加滑行结构，所述滑行结构能够在所述二维动态矩阵的迭代过程中，在空间进行平移的同时保持结构不变。
[0022]一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法。
[0023]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0024]本专利技术使用生命游戏模型构建动态矩阵，作为密钥生成的基础，使用异或、移位等运算基于生命游戏动态矩阵生成密钥，使用滑行等动态结构增加密钥变化的复杂度，使用脉动激活，即周期性矩阵赋值的方法，使生命游戏的动态矩阵持续演化，实现密钥的持久生成，通过本专利技术提出的密钥生成方法，可应用于通信过程中的会话密钥生成，生成的密钥数量多，同时，大幅延长加密/解密密钥的有效时间。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0026]图1为实施例1中的生命游戏模型的矩阵中一个点由0演变为1的示意图；
[0027]图2为实施例1中的生命游戏模型的矩阵中一个点由1演变为0的示意图；
[0028]图3为实施例2中的滑行结构的示意图；
[0029]图4为滑行结构在二维动态矩阵中滑行前的二维动态矩阵的示意图；
[0030]图5为图4中的滑行结构在二维动态矩阵中滑行后的二维动态矩阵的示意图；
[0031]图6为分组密码模型的结构示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本
专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0033]首先，各通信主机的初始状态一致，因此，根据同步时间，相互独立地生成一致的会话密钥，可以有效地解决现有密钥有效时间短的问题。
[0034]实施例1
[0035]接下来，具体介绍各通信主机如何相互独立地生成一致的会话密钥。
[0036]一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，包括：
[0037]构建二维动态矩阵：构建一个随时间基于生命游戏模型规则变化的m
×
m的二维动态矩阵， m为一个正整数。
[0038]首先构建一个随时间按照一定规则动态变化的动态矩阵，后续会根据矩阵的数值产生出密钥。动态变化的规则采用“生命游戏”的模型规则，生命游戏是一种典型的元胞自动机模型[3]，它以二维网格为模型演化基础，这个网格中每个方格有0或1两种状态，方格状态取决于相邻8个方格中0和1的数量。本专利技术使用矩阵构建网格，对于矩阵中的一个点，通常当周围1的数量大于4时，该点演变为0，当周围1的数量小于等于4时，该点演变为1，如图1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，包括：构建二维动态矩阵：构建一个随时间基于生命游戏模型规则变化的m
×
m的二维动态矩阵，m为一个正整数；脉动激活：每隔一定的迭代次数，对所述二维动态矩阵的指定区域进行脉动激活，使所述二维动态矩阵持续变化；生成码字：对持续变化的所述二维动态矩阵的每一行的数值异或得到m位密钥，并将得到的m位密钥同时赋予各通信主机。2.根据权利要求1所述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，还包括对构建完成后的二维动态矩阵添加动态部件，具体步骤为：每隔一定的迭代次数，在所述二维动态矩阵中增加滑行结构，所述滑行结构能够在所述二维动态矩阵的迭代过程中，在空间进行平移的同时保持结构不变。3.根据权利要求2所述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，所述滑行结构为a
×
b的二维矩阵，且a、b均为正整数。4.根据权利要求3所述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，所述滑行结构在所述二维动态矩阵中的平移方向可以根据自动机的推演得到。5.根据权利要求1所述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，所述指定区域可以为所述二维动态矩阵的偶数行或者较稀疏位置。6.根据权利要求5所述的一种基于生命游戏模型的密钥生成方法，其特征在于，所述较稀疏位置表示为：在m x m的所述二维动态矩阵中，有n个散布的数值为1的方格，有(m...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫喆，刘建，张抒，刘轩，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：