混沌密碼分析學(xué)原理與實(shí)踐

目錄
前言
第1章 混沌密碼簡(jiǎn)介 1
1.1 混沌密碼設(shè)計(jì) 1
1.2 混沌密碼分析 3
第2章 基于唯置換運(yùn)算混沌加密算法的密碼分析 6
2.1 引言 6
2.2 三種唯置換混沌加密算法 7
2.2.1 分層混沌圖像加密算法 7
2.2.2 二維循環(huán)加密算法 11
2.2.3 圖像置亂加密算法 13
2.3 唯置換加密算法抵抗明文攻擊的通用密碼分析 14
2.3.1 任意唯置換加密算法的規(guī)范化模型 14
2.3.2 針對(duì)唯置換加密算法的已知明文攻擊 15
2.3.3 針對(duì)唯置換加密算法的選擇明文攻擊 21
2.4 針對(duì)HCIE算法的密碼分析 22
2.4.1 針對(duì)HCIE算法的已知明文攻擊 22
2.4.2 針對(duì)HCIE算法的選擇明文攻擊 25
2.4.3 針對(duì)HCIE算法的窮舉攻擊 26
2.4.4 攻擊HCIE算法的實(shí)驗(yàn) 26
2.5 針對(duì)TDCEA的密碼分析 33
2.5.1 TDCEA中循環(huán)運(yùn)算的本質(zhì)缺陷 33
2.5.2 TDCEA中參數(shù)α、β相關(guān)的安全問題 35
2.5.3 針對(duì)TDCEA的窮舉攻擊 36
2.5.4 已知明文攻擊：獲取置換關(guān)系矩陣作為等價(jià)密鑰 36
2.5.5 選擇明文攻擊：獲取置換關(guān)系矩陣作為等價(jià)密鑰 41
2.5.6 已知明文攻擊：從一幅已知明文圖像中獲取密鑰 42
2.5.7 選擇明文攻擊：密鑰的獲取 45
2.6 針對(duì)ISEA的密碼分析 47
2.6.1 針對(duì)ISEA的唯密文攻擊 47
2.6.2 針對(duì)ISEA的已知明文攻擊 50
2.6.3 針對(duì)ISEA的選擇明文攻擊 52
2.6.4 針對(duì)ISEA增強(qiáng)版本的已知明文攻擊 54
2.6.5 針對(duì)ISEA增強(qiáng)版本的選擇明文攻擊 58
2.6.6 ISEA的其他安全缺陷 58
2.7 唯置換加密算法抵抗明文攻擊的最優(yōu)分析 60
2.7.1 針對(duì)唯置換加密算法的最優(yōu)已知/選擇明文攻擊 60
2.7.2 其他加密域唯置換加密算法的安全分析 61
2.8 本章小結(jié) 63
第3章 基于置換與異或運(yùn)算混沌加密算法的密碼分析 64
3.1 引言 64
3.2 四種基于置換與異或運(yùn)算的混沌加密算法 65
3.2.1 基于組合混沌序列的圖像加密算法 65
3.2.2 基于循環(huán)比特移動(dòng)和異或運(yùn)算的混沌加密算法 67
3.2.3 隨機(jī)控制加密算法 69
3.2.4 多級(jí)數(shù)據(jù)安全保護(hù)算法 70
3.3 針對(duì)IECCS的密碼分析 72
3.3.1 針對(duì)IECCS的差分攻擊 72
3.3.2 IECCS的其他安全缺陷 74
3.4 針對(duì)CBSX算法的密碼分析 78
3.4.1 循環(huán)比特移動(dòng)運(yùn)算的特殊性質(zhì) 78
3.4.2 針對(duì)CBSX算法的選擇明文攻擊 80
3.4.3 針對(duì)CBSX算法的差分攻擊 80
3.4.4 CBSX算法的其他安全缺陷 83
3.5 針對(duì)RCES算法的密碼分析 87
3.5.1 針對(duì)RCES算法的窮舉攻擊 87
3.5.2 已知明文攻擊1：使用掩模圖像 87
3.5.3 已知明文攻擊2：獲取混沌映射的控制參數(shù) 94
3.5.4 針對(duì)RCES算法的組合已知明文攻擊 100
3.5.5 針對(duì)RCES算法的選擇明文攻擊 101
3.6 針對(duì)HDSP算法的密碼分析 104
3.6.1 針對(duì)HDSP算法的窮舉攻擊 104
3.6.2 HDSP算法的性質(zhì) 104
3.6.3 針對(duì)HDSP算法的已知明文攻擊 105
3.6.4 針對(duì)HDSP算法的選擇明文攻擊 113
3.6.5 攻擊HDSP算法的實(shí)驗(yàn) 113
3.7 本章小結(jié) 118
第4章 基于置換與模和運(yùn)算混沌加密算法的密碼分析 119
4.1 引言 119
4.2 兩種基于置換與模和運(yùn)算的混沌加密算法 120
4.2.1 中國(guó)剩余定理 120
4.2.2 基于中國(guó)剩余定理的混沌圖像加密壓縮算法 121
4.2.3 基于混沌映射的彩色圖像加密算法 122
4.3 針對(duì)IECRT的密碼分析 124
4.3.1 中國(guó)剩余定理的一些性質(zhì) 124
4.3.2 針對(duì)IECRT的選擇明文攻擊 126
4.3.3 IECRT的其他安全缺陷 129
4.4 針對(duì)CIEA的密碼分析 131
4.4.1 針對(duì)CIEA的選擇明文攻擊 131
4.4.2 攻擊CIEA的實(shí)驗(yàn) 135
4.5 本章小結(jié) 136
第5章 基于異或與模和運(yùn)算混沌加密算法的密碼分析 137
5.1 引言 137
5.2 四種基于異或與模和運(yùn)算的混沌加密算法 139
5.2.1 基于感知機(jī)模型的混沌圖像加密算法 139
5.2.2 基于裁剪神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌加密算法 140
5.2.3 CKBA的改進(jìn)版本MCKBA 142
5.2.4 基于改進(jìn)超混沌序列的圖像加密算法 143
5.3 針對(duì)CIEAP的密碼分析 144
5.3.1 針對(duì)CIEAP的已知明文攻擊 144
5.3.2 CIEAP的其他安全缺陷 147
5.4 針對(duì)ESCNN的密碼分析 149
5.4.1 針對(duì)ESCNN的選擇明文攻擊 149
5.4.2 攻擊ESCNN的實(shí)驗(yàn) 152
5.5 針對(duì)MCKBA的密碼分析 153
5.5.1 針對(duì)MCKBA的選擇明文攻擊 153
5.5.2 獲取MCKBA的密鑰 158
5.5.3 針對(duì)MCKBA的性能評(píng)價(jià) 161
5.5.4 模和異或方程的一些性質(zhì) 162
5.5.5 針對(duì)MCKBA已知明文攻擊的改進(jìn) 164
5.5.6 針對(duì)MCKBA選擇明文攻擊的改進(jìn) 170
5.6 針對(duì)IESHC的密碼分析 171
5.6.1 使用Fatih等的方法攻擊IESHC 172
5.6.2 使用一對(duì)已知明密文圖像攻擊IESHC 172
5.6.3 使用兩對(duì)已知明密文圖像攻擊IESHC 174
5.6.4 IESHC的其他兩個(gè)安全缺陷 176
5.7 本章小結(jié) 177
第6章 基于置換、異或與模和運(yùn)算混沌加密算法的密碼分析 179
6.1 引言 179
6.2 三種基于置換、異或與模和運(yùn)算的混沌加密算法 180
6.2.1 基于復(fù)合函數(shù)的混沌加密算法 180
6.2.2 具有交替結(jié)構(gòu)的圖像加密算法 181
6.2.3 Fridrich設(shè)計(jì)的混沌圖像加密算法 184
6.3 針對(duì)CESCM的密碼分析 185
6.3.1 針對(duì)CESCM的差分攻擊 185
6.3.2 CESCM的其他安全缺陷 188
6.4 針對(duì)IEAS的差分攻擊 191
6.4.1 IEAS的性質(zhì) 191
6.4.2 針對(duì)1輪IEAS的攻擊 193
6.4.3 針對(duì)2輪IEAS的攻擊 195
6.4.4 針對(duì)3輪IEAS的攻擊 197
6.4.5 針對(duì)4輪IEAS的攻擊 201
6.4.6 IEAS的其他安全缺陷 204
6.5 針對(duì)FCIE的密碼分析 206
6.5.1 FCIE的一些性質(zhì) 206
6.5.2 Solak等設(shè)計(jì)的選擇密文攻擊方法 209
6.5.3 Solak攻擊方法的真實(shí)性能 210
6.5.4 將Solak攻擊方法擴(kuò)展到其他類似混沌加密算法 212
6.6 本章小結(jié) 214
第7章 針對(duì)Pareek等設(shè)計(jì)的四種混沌加密算法的密碼分析 215
7.1 引言 215
7.2 Pareek等設(shè)計(jì)的四種混沌加密算法 216
7.2.1 基于Logistic映射和Standard映射的加密算法及其改進(jìn)版本 216
7.2.2 基于多個(gè)一維混沌映射的加密算法及其改進(jìn)版本 219
7.2.3 基于Logistic映射的圖像加密算法 221
7.3 針對(duì)ESLM和IESLM的密碼分析 222
7.3.1 Rhouma等設(shè)計(jì)的針對(duì)ESLM的明文攻擊方法 223
7.3.2 IESLM針對(duì)Rhouma等設(shè)計(jì)的明文攻擊方法的脆弱性 223
7.3.3 基于Logistic映射動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的窮舉攻擊 226
7.3.4 ESLM和IESLM的其他安全缺陷 231
7.4 針對(duì)ESMCM的密碼分析 233
7.4.1 ESMCM的弱密鑰 233
7.4.2 動(dòng)態(tài)表DT2的弱隨機(jī)性 234
7.4.3 針對(duì)ESMCM的已知明文攻擊 237
7.4.4 ESMCM改進(jìn)版本的安全缺陷 240
7.5 針對(duì)IECLM的密碼分析 241
7.5.1 IECLM的兩個(gè)基本性質(zhì) 241
7.5.2 IECLM的真實(shí)密鑰空間 243
7.5.3 分別窮舉子密鑰K10和{Ki}9i=1 250
7.5.4 使用一幅選擇明文圖像猜測(cè)子密鑰K 10250
7.5.5 通過選擇明文攻擊獲取{Kimod 128}10i=4 252
7.5.6 針對(duì)IECLM的已知明文攻擊 260
7.6 本章小結(jié) 261
第8章 針對(duì)Yen等設(shè)計(jì)的四種混沌加密算法的密碼分析 262
8.1 引言 262
8.2 Yen等設(shè)計(jì)的四種混沌加密算法 263
8.2.1 基于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)加密算法 263
8.2.2 多米諾信號(hào)加密算法 265
8.2.3 多級(jí)加密系統(tǒng) 266
8.2.4 多媒體加密系統(tǒng) 267
8.3 針對(duì)CNNSE的密碼分析 272
8.3.1 針對(duì)CNNSE的窮舉攻擊 272
8.3.2 針對(duì)CNNSE的已知明文攻擊 273
8.3.3 改進(jìn)CNNSE 276
8.4 針對(duì)DSEA的密碼分析 277
8.4.1 針對(duì)DSEA的窮舉攻擊 277
8.4.2 針對(duì)DSEA的唯密文攻擊 277
8.4.3 針對(duì)DSEA的已知明文攻擊 279
8.4.4 改進(jìn)DSEA 281
8.5 針對(duì)MES算法的密碼分析 282
8.5.1 MES算法的三個(gè)性質(zhì) 282
8.5.2 針對(duì)MES算法的差分攻擊 283
8.5.3 針對(duì)MES算法的窮舉攻擊 287
8.6 針對(duì)MCS算法的密碼分析 288
8.6.1 MCS算法的一些性質(zhì) 288
8.6.2 針對(duì)MCS算法的差分攻擊 289
8.6.3 確定MCS算法的一些子密鑰和更多的控制比特 294
8.6.4 攻擊MCS算法的實(shí)驗(yàn) 301
8.7 本章小結(jié) 303
第9章 混沌密碼分析總結(jié) 304
9.1 混沌密碼設(shè)計(jì)原則 304
9.2 混沌安全應(yīng)用的展望 307
參考文獻(xiàn) 310