一种基于向量网络编码和des的拟态加密方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及加密技术领域，特别是指一种基于向量网络编码和DES的拟态加密方 法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着计算机的高速发展和硬件开销的不断下降，蛮力攻击对于迭代分组 密码中经典的数据加密标准（DataEncryptionStandard，DES)的破解变得越来越有效， 但是，DES对于分析攻击仍具有极为良好的不可计算性，目前存在的DES加密变体中，二重 DES加密在面对中间人攻击时显得非常脆弱，基本不能达到多重加密提高计算复杂度的目 的；三重DES加密在面对中间人攻击时将密钥长度增加至112位，就目前来看，这种加密方 法是安全的，并被广泛使用，但其缺点是耗时长、开销大。
[0003] 目前，网络编码理论（VectorNetworkCoding，VNC)已由传统的标量网络编码 发展到新兴的向量网络编码，其特征为数据在网络拓扑图上传输时不再是以单一字符为单 位，而是L维的字符向量为单位进行编码传输。从安全性角度来分析，VNC密钥序列以矩阵 方式排列，其有限域出于实用性考虑一般选择GF(2)，那么该条件下L维向量可组成的矩阵 个数为，那么对于64位数据加密一一甚至对于至少16位加密，都对于蛮力攻击具有良 好的不可计算性。同时，VNC显然是一个线性分组加密系统，然而，由于线性依赖易于分析， 如果一个密码体制中密钥位只呈现线性关系，那么该密钥将相当不安全。显然地，由VNC解 密原理可知，至多获得与加密位数相等的明文-密文对，就可以轻松破解VNC，即VNC对于分 析攻击极其不安全，防范能力差。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于向量网络编码和DES的拟态加密方法 及系统，以解决现有技术所存在的三重DES加密耗时长、开销大及VNC防范能力差的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于向量网络编码和DES的拟态加 密方法，包括：
[0006] S1，大矩阵VNC加密：利用VNC对明文X进行编码，生成中间序列z1;
[0007] S2, DES加密：利用DES对所述中间序列Zl进行加密，生成中间序列z2;
[0008]S3,小矩阵VNC加密：利用VNC对所述中间序列22进行编码，生成密文y;
[0009]S4,密钥动态更新：对所述密文y进行动态更新，生成新的密文y'和密钥。
[0010] 可选地，所述S1包括：
[0011] S11，利用VNC对明文X进行编码生成长度为K的二元序列…mK，将所述二元 序列…mK划分为[K/U1个长度为1^的组m2,…，mfK/i.ai;
[0012] S12,判定K是否能被La整除，若是，则执行S13 ;若否，则添加0补全最后一组 mTK/Lal的剩余位，形成一个长度为La的完整分组，再增加一个分组来存储和表示有效位的 大小，再执行S13;
[0013] S13,确定IJ勺一个约数Da;
[0014] S14,随机生成一个La/D，GF(2Da)-加密矩阵A;
[0015] S15,判定矩阵A是否满秩：若是，则执行S16 ;若否，则返回执行S14,直至生成的 矩阵A满秩；
[0016]S16,确定二元域GF(2)上的任意一个Da阶本原多项式，根据预定义的运算将矩阵 A中每一个GF(2Da)元素表示成一个1阶GF(2)-矩阵，形成L3阶GF(2)-满秩加密矩阵Ka;
[0017]S17,判定Da是否为1，若是，则执行S18;若否，则扩展密钥空间；
[0018]S18,依次确SLa长的分组，并将确定的各分组依次与加密矩阵KJS乘积得到中间 序列Zl。
[0019] 可选地，所述扩展密钥空间包括：
[0020] 直接生成LJ^GF(2)_置换矩阵，对加密矩阵1(3进行直接置换；或者，
[0021] 在生成加密矩阵心的过程中，先对矩阵A做行列置换或对D3阶GF(2)-矩阵做行 列置换，以便对加密矩阵&进行间接置换。
[0022] 可选地，所述S2包括：
[0023] 对所述中间序列Zi进行切割分组，并按照64位DES加密方法对分组后的中间序 列Zi进行加密，生成中间序列z2。
[0024] 可选地，所述S3包括：
[0025] S31，将所述中间序列z2划分为长度为L。的组，确定一个能够整除L。的整数D
[0026]S32,随机生成一个Le/D。阶GF(2 De)-加密矩阵C ;
[0027]S33,判定矩阵C是否满秩：若是，则执行S34 ;若否，则返回执行S32,直至生成的 矩阵C满秩；
[0028]S34,确定二元域GF(2)上的任意一个D。阶本原多项式，根据预定义的运算将矩阵 C中每一个GF(2De)元素表示成一个D。阶GF(2)-矩阵，形成基于GF(2)的L。阶满秩加密矩 阵Kc;
[0029] S35,依次确定L。长的分组，并将确定的各分组依次与加密矩阵K。做乘积得到密文 y°
[0030] 可选地，所述S4包括：
[0031]S41，通过加密矩阵K。的逆矩阵将密文y反解得到中间序列z2;
[0032]S42,按照S3的方法重新确定所述中间序列z2分组的长度Ld、本原多项式，并生成 Ld阶GF(2)-新满秩加密矩阵Kd，并将所述中间序列z2与加密矩阵Kd做乘积得到新Kd的密 文y' ；
[0033]S43,同时存储Kd作为新的加密矩阵对密钥进行更新。
[0034] 可选地，所述S4包括：
[0035] S44,随机生成一个与矩阵C具有相同扩展域的同阶加密矩阵D;
[0036]S45,判定矩阵D是否满秩：若是，则执行S46;若否，则返回执行S44,直至生成的 矩阵D满秩；
[0037] S46,根据S3的参数，将矩阵D表示为与K。同阶GF(2)_新满秩加密矩阵Kd;
[0038]S47,将密文y与加密矩阵Kd做乘积得到新的密文y'，并将加密矩阵K。与加密矩 阵Kd做乘积，其结果存储为新的加密矩阵并对密钥进行更新。
[0039] 可选地，所述S4包括：
[0040]S48,随机生成与加密矩阵K。同阶的置换矩阵K，加密矩阵K。与K乘积得到GF(2)_满秩加密矩阵Kd;
[0041]S49,将密文y与加密矩阵Kd做乘积得到新的密文y'，并将加密矩阵K。与加密矩 阵Kd做乘积，其结果存储为新的加密矩阵并对密钥进行更新。
[0042] 可选地，所述S4之后包括：
[0043] 当信宿接收到信源发出的所述密文y'后，将所述密文y'解密为明文x;
[0044] 所述将所述密文y'解密为明文X包括：
[0045] 将所述密文y'与相应的加密矩阵的逆矩阵做乘积得到中间序列z2;
[0046] 将中间序列z2进行逆转密钥编排得到中间序列z1;
[0047] 将中间序列21与相应的加密矩阵的逆矩阵做乘积得到明文x;
[0048] 若解密得到的明文有意义，则接受，否则，则丢弃该明文并进行错误处理。
[0049] 本发明实施例还提供一种基于向量网络编码和DES的拟态加密系统，包括：
[0050] 大矩阵VNC加密单元，用于利用VNC对明文x进行编码，生成中间序列z1;
[0051] DES加密单元，用于利用DES对所述中间序列Zl进行加密，生成中间序列z2;
[0052] 小矩阵VNC加密单元，用于利用VNC对所述中间序列22进行编码，生成密文y;
[0053] 密钥动态更新单元，用于对所述密文y进行动态更新，生成新的密文y'和密钥。
[0054] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0055] 上述方案中，通过大矩阵VNC加密方法对明文x进行编码，生成中间序列Zl，提高 本发明抵抗蛮力攻击的能力；接着利用DES自身S-盒引入非线性元素对中间序列21进行加 密，生成中间序列z2，提高本发明抵抗分析攻击的能力；再通过小矩阵VNC加密方法易于实 现拟态变化的特点对所述中间序列22进行编码，生成密文y，从而为本发明引入拟态安全特 性，最后对所述密文y进行动态更新，生成新的密文y'和密钥，从而进一步提高本发明的拟 态安全特性。这样，本发明利用DES加密的抗攻击特性和VNC加密的抗蛮力攻击特性及拟 态安全特性，能够提高本发明抵抗攻击的能力，同时相比于目前应用的三重DES加密系统， 本发明提供的三重加密一一通过在DES加密过程的两边分别使用不同规模的向量网络编码 加密矩阵，具有更新速度快、系统开销低、对网络环境适应能力强的优点。
【附图说明】
[0056] 图1为本发明实施例提供的基于向量网络编码和DES的拟态加密方法的方法流程 图；
[0057] 图2为图1中S1的具体实施方法流程图；
[0058] 图3为图1中S2与S3的具体实施方法流程图；
[0059] 图4为图1中S4的具体实施方法流程图。
【具体实施方式】
[0060] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附