一、混沌的基本原理
混沌是一种杂乱的非线性、非平衡的动力学进程,其特色为: (1)混沌体系的行为是许多有序行为的调集,而每个有序重量在正常条件下,都不起主导作用；(2)混沌看起来似为随机,但都是确认的；(3)混沌体系对初始条件极为灵敏,关于两个相同的混沌体系,若使其处于稍异的初态就会敏捷变成彻底不同的状况。
1963年,美国气象学家洛伦兹(Lorenz)提出混沌理论,以为气候从本质上是不行猜测的,最细小的条件改动将会导致巨大的气候改变,这便是闻名的“蝴蝶效应”。尔后混沌在各个领域都得到了不同程度的运用。20 世纪80 时代开端,短短的二十几年里,混沌动力学得到了广泛的使用和开展。
二、混沌在加密算法中的使用
混沌体系因为对初值的灵敏性,很小的初值差错就能被体系扩大,因此,体系的长期性是不行猜测的；又因为混沌序列具有很好的计算特性,所以它能够发生随机数列,这些特性很适合于序列加密技能。信息论的奠基人美国数学家Shannon指出:若能以某种办法发生一随机序列,这一序列由密钥所确认,任何输入值一个细小改变对输出都具有相当大影响,则使用这样的序列就能够进行加密。混沌体系恰恰契合这种要求。
混沌体系的特性使得它在数值散布上不契合概率计算学原理, 得不到一个安稳的概率散布特征；别的, 混沌数集是实数规模, 还能够推行到复数规模。因此, 从理论上讲, 使用混沌原理对数据进行加密,能够防备频率剖析进犯、穷举进犯等进犯办法, 使得暗码难于剖析、破译。
从1992年至今，混沌保密通讯阅历了四代。混沌掩盖和混沌键控归于第一代混沌保密通讯技能，安全功能十分低，实用性大大扣头。混沌调制归于第二代混沌保密通讯技能，虽然第二代体系的安全功能比第一代高，可是依然达不到满意的程度。混沌加密技能归于第三代混沌保密通讯，该类办法将混沌和暗码学的长处结合起来，具有十分高的安全功能。根据脉冲同步的混沌通讯则归于第四代混沌保密通讯。
三、混沌加密算法的功能评价
参阅美国国家规范与技能协会(NIST)的评判规矩LNIST的评判规矩大体分为三个部分:安全性、价值和算法完结特性。介绍了一种根据Lorenz体系的混沌加密算法,以此规范剖析了其功能,并将其与当时通用加密算法进行比较。
1．安全性剖析
首要,混沌体系对初始值和参数十分灵敏,能够供给很大的密钥调集,彻底满意加密的需求。经过对混沌体系生成的二进制序列进行查验,0和1的散布均匀,游程契合随机数要求,能够以为是随机序列。其次,混沌加密归于流暗码,对分组加密的进犯办法是无效的。一起,对挑选明文ˆ密文进犯办法,因为混沌的单向性和混沌信号的迭代处理,异或操作后密钥流的揣度简直不行能。
2．价值剖析
算法的价值包含时刻价值和空间价值。时刻价值又分为准备时刻和加密时刻。一般,加密前的准备时刻首要是用来完结生成子密钥,加密时刻首要是在子密钥的操控下对明文数据进行改换。混沌加密归于流暗码的领域,它的准备时刻十分短;加密时因为只对数据的各个位进行异或操作,其时刻首要花费在密钥流的生成操作上,相关于现在盛行的分组加密算法,其时刻花费也是很少的。空间价值分为算法完结的停止空间和运转态空间。停止空间指算法变成程序后自身所占用的空间,一般表现为履行代码的长度。运转态空间指在加密进程中算法所需求的暂时空间。混沌加密算法没有S-box空间,暂时变量也比较少,并且,它经过循环发生密钥流,循环进程中需求存放的变量有限,因此,其运转时占用的空间很少，在空间价值上是比较优异的。
四、混沌加密算法存在的问题
1．短周期呼应
现有的混沌序列的研讨关于所生成序列的周期性伪随机性、杂乱性、互相关性等的估量是建立在计算剖析上，或是经过试验测验给出的，这难以保证其每个完结序列的周期满足大，杂乱性满足高，因此不能使人放心肠采用它来加密。例如，在自治状况下，输入信号为零时，加密器表现为有限周期呼应。不同初始状况对应于不同周期，其周期长度或许很短，这一缺点在某种程度上降低了混沌加密体系的保密性。
2．有限精度效应
混沌序列的生成总是要用有限精度器材来完结的，然后混沌序列生成器可归结为有限自动机来描绘。这样，混沌生成器能否逾越已有的用有限自动机和布尔逻辑理论所给出的很多研讨成果，是一个很值得研讨的课题。大多数在有限精度下完结的混沌体系，其性质会与其理论成果截然不同，然后使许多根据混沌体系的使用无法完结。甚至有学者以为，有限精度效应是现在混沌理论走向使用中呈现的一大难题。
3．完结精度与保密性的对立
关于分段线性的混沌映射加密体系，相邻的两个状况或许落在同一条直线段上。在数字完结精度很高的情况下，解密者就可使用这个特色，在知道少数的明文–密文对照的情况下轻易地康复出具有满足精度的密钥。也便是说，它关于挑选明文进犯抵抗力很差，然后在这一意义上不具有保密性。但随着人们对混沌加密技能的不断研讨和开发，难题终将会逐个化解，混沌加密技能也将会为人们的日子带来名贵的实用价值。
