基于消息网络的Hash函数研究

论文摘要

随着Internet的普及和迅速发展,计算机网络已完全进入到我们的日常生活中。但网络在给我们带来便利的同时,也使我们面临着严重的威胁。目前我们常用的传统Hash函数的安全性也面临着巨大的挑战,因为MD5、SHA-1已经被我国学者王小云教授所带领的团队成功破解,此事件引起国际密码学界的广泛关注。混沌系统由于是一种非线性的确定系统,却具有初值敏感性,能够产生貌似随机的运动轨迹,因此在信息安全领域得到了广泛的应用。近年来,利用混沌系统的优良特性构造Hash函数,已成为密码学界的一个研究热点。本文主要从以下几个方面进行了研究:第一,介绍密码学、Hash和混沌的理论知识,概述典型的Hash算法和混沌模型,分析基于混沌理论的Hash函数及其常用构造方法。第二,研究时空混沌系统和基于时空混沌的Hash函数构造算法。理论分析发现,时空混沌模型是利用格点间耦合项的扰动作用,通过和相邻的多个格点产生影响,扩散微小变化的速度比较慢。第三,提出基于消息网络的Hash函数构造方法。由于消息的传播速度和网络的拓扑结构之间有着必然的联系,为了提高微小变化的扩散速度,基于具有某种拓扑结构的权重网络,提出一种Hash函数构造算法,通过仿真验证算法的各项性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 课题研究的方向和现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织与安排
• 第二章 Hash函数
• 2.1 密码学简介
• 2.1.1 密码学基本概念
• 2.1.2 密码体制
• 2.1.3 密码系统分类
• 2.1.4 密码分析
• 2.2 Hash函数理论基础
• 2.2.1 Hash函数的定义和性质
• 2.2.2 Hash函数的分类
• 2.2.3 Hash函数的设计方法
• 2.2.4 Hash函数的应用
• 2.3 两种典型的Hash函数
• 2.3.1 MD5 算法
• 2.3.2 SHA-1 算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 时空混沌
• 3.1 混沌理论简介
• 3.1.1 混沌的定义
• 3.1.2 混沌的基本特征
• 3.1.3 混沌系统的判别方法
• 3.1.4 经典混沌模型
• 3.2 混沌理论与密码学
• 3.2.1 混沌理论与密码学的联系与区别
• 3.2.2 混沌密码学的研究现状
• 3.2.3 基于混沌的Hash函数构造思路
• 3.3 基于时空混沌的单向Hash函数
• 3.3.1 超时空混沌
• 3.3.2 基于时空混沌的Hash函数
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于消息网络的Hash函数构造
• 4.1 消息网络的构建
• 4.2 基于消息网络的Hash函数
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 构造Hash函数
• 4.3 性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 改进的基于消息网络的Hash函数
• 5.1 分段非线性混沌映射
• 5.2 改进的基于消息网络的Hash函数构造
• 5.2.1 网络模型
• 5.2.2 Hash函数构造
• 5.3 性能分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果