基于混沌并行密码hash函数设计

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1、国内图书分类号：TP309．2国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专二零一三a序T--四月一令一二幽月ClassifiedIndex：TP309．2U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFPARALLELCRYPTOGRAPHICHASHFUNCTIONBASEDONCHAOSGrade：2010Candidate：DongLiaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpecialty：CryptographySu

2、pervisor：Prof．WangXiaominApril，2013西南交通大学曲南父迥大宇学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在一年解密后适用本授权书。2．不保密囱。使用本授权书。(请在以上方框内打“v”)学位论文作者签名：诱育、日期：仂f>年十月“日指导

3、教师签名：多涉a～孑弋日期：沙11>年甲月名日西南交通大学学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、针对经典Hash函数和已有的混沌Hash函数的不足，进行分析与改进，提出了一种基于空间伸缩结构的参数可控的混沌Hash函数，借鉴于传统的魔方伸缩扭动的思想，结合空间结构的伸缩特性，使用动态密钥控制消息在空间的“膨胀．收缩．置乱”方式，有效地提高了系统的混乱和扩散特性，同时内部空间使用并行结构，在提高Hash函数的安全性的同时也提高了系统的执行效率。理论分析和实验结果表明，该Hash函数具有良好的初值敏感性、

4、单向性、混乱与扩散特性和抗碰撞性。2、结合传统的AbreastDM结构和混沌系统的优点，设计了一种基于整数帐篷映射网状结构的混沌Hash函数。该Hash函数的特点是：(1)在AbreastDM结构内部使用整数化的帐篷混沌模型，可以通过简单的移位、异或运算代替传统的浮点型乘除法操作，大大缩减了混沌迭代的时间；(2)以AbreastDM为基本单元构造了4×4并行结构的压缩函数，便于硬件实现；(3)输出变换使用类Sponge结构，使得Hash函数可以根据安全要求提供不同长度的Hash值。此外，在操作模式的配置方案上，算法也具有灵活性，可以选择

5、并行和串行两种操作模式。通过理论分析、数字实验仿真和FPGA硬件综合仿真，该算法满足密码hash函数的安全特性需求，且具有较快的软硬件Hash速度。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得到的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：诱身、日期：枷f1；年甲月≯／日西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要Hash函数是现代密码学的

6、重要组成部分，也是信息安全系统和保密通信的核心部件。它广泛应用于数字签名，消息完整性，消息认证等方面，因此Hash函数作为保障信息安全的重要手段，本身的安全性极为重要。国际上通用的Hash函数一一MD5和SHA．1相继被密码学家破译，证明了MD5和SHA．1也是不安全的。当传统的Hash函数被相继分析证明为不安全的之后，近年来基于混沌系统的散列函数的构造成为信息安全研究的热点。本论文的内容主要包括以下几个方面：(1)对Hash函数和混沌的理论的基础知识做了论述。首先介绍了Hash函数的定义、性质、应用、分类、以及常见的迭代结构和评价方法

7、，同时列举出了混沌理论的几种基本模型，分析混沌映射用于构造单向Hash函数优缺点，最后结合几种基于混沌理论设计的Hash函数，说明基于混沌理论的Hash函数在实际应用中的价值。(2)根据对经典Hash函数和已有的混沌Hash函数的分析，提出了一种基于空间伸缩结构的参数可控的混沌Hash函数，算法借鉴于传统的魔方伸缩扭动的思想，结合空间结构的伸缩特性，使用动态密钥控制消息在空间的“膨胀．收缩．置乱”方式，有效地提高了系统的混乱和扩散特性，同时并行操作模式在提高Hash函数的安全性的同时也提高了系统的执行效率，在对此Hash函数的理论分析和

8、实验测试之后得到，该Hash函数具有良好的混乱与扩散特性和抗碰撞性等。(3)结合传统的AbreastDM方案和混沌系统理论的优点，提出了一种基于整数帐篷映射网状结构的混沌Hash函数。算法有效地避免了针对现