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随着计算机和通信技术的发展,用户对信息的存储、处理和传输的安全需求越来越迫切。密码技术中的分组密码由于具有速度快、易于标准化和便于软硬件实现等特点,成为了信息与网络安全中实现数据加密、数字签名、认证及密钥管理的核心体制。因而对分组密码技术的研究具有很重要的理论和现实意义。
本文总结了分组密码在国内外的研究现状,研究了常用的伪随机序列生成算法,同时也对典型分组加密技术在算法思想、安全性分析、密码管理等方面进行了分析。归纳出分组密码具有以下特点:密钥产生可以用一个二元组K=(m,IV)来表示:具有公开的确定分组长度和置乱扩散变换,密钥是信息安全的关键;对大数据量、具有高相关性数据的加密效果不尽人意:存在着密钥的传送及多次重用而产生的安全问题。
基于上述特点,本文提出了一种基于广义信息域变换的动态加密系统,通过引入广义信息域概念,把二元组扩展为三元组,目的在于实现密钥安全性问题向广义信息域安全性问题转移。基于广义信息域的密钥发生器通过在广义信息域变换后的活动背景中不断迁移来获取密钥和迁移地址簇。动态加密算法的加密轮次、分组长度、置乱扩散算法动态可变。密钥不显式出现,也不涉及密钥的传送,用户无需直接使用、管理密钥。
同时,本文从理论上研究了系统具有的部分性质和定理,并进行了密钥发生器性能测试、加密效果、扩散置乱程度、密钥敏感性等测试。结果表明:该系统产生的密钥具有良好的随机性;置乱扩散算法非线性,多轮加密时,加密时间呈线性增长,而置乱扩散复杂度呈指数级递增;密钥敏感性强、置乱程度高,特别是对高相关性的数据加密具有良好的扩散性:线性分析、差分分析、代数攻击等常规密码分析不适用于本系统。