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专利号: 2019107183951
申请人: 重庆科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于DNA算子和混沌系统的S盒构建方法,其特征在于包括以下步骤:S1:预先构建一个混沌系统和DNA变换盒,并用其生成8位二进制数;

先利用预先构建的混沌系统按照以下方式生成两个8位二进制数C1和C2,其中xN+sp~xN+5sp表示所述混沌系统在第N+sp~N+5sp对应迭代次数下变量x的取值;yN+sp~yN+5sp表示所述混沌系统在第N+sp~N+5sp对应迭代次数下变量y的取值;S1和S2属于中间变量;N为混沌系统变换轮数,sp为间隔参数;

S1=xN+sp*xN+2sp*xN+3sp*xN+4sp*xN+5sp;

S2=yN+sp*yN+2sp*yN+3sp*yN+4sp*yN+5sp;

C1=floor(mod(abs(S1*1513),256));

C2=floor(mod(abs(S2*1711),256));

然后将两个8位二进制数C1和C2经过所述DNA变换盒进行4轮变换后,得到两个8位二进* *制数C1和C2;

* *

最后按照C=XOR(C1 ,C2)得到最终的8位二进制数C;

S2:构建一个16×16的S盒矩阵,矩阵中的每个元素为一个8位二进制数,并依次利用步骤S1生成的且相互不重复的8位二进制数填充;

S3:对S盒矩阵进行扰动变换和DNA运算,得到最终的S盒输出;

(1) (1) (1) (1)

步骤S1预先构建的DNA变换盒包括两个输入数据(H 1L 1)、(H 2L 2)和两个输出数(2) (2) (2) (2)据(H 1L 1)、(H 2L 2),其中:(1)

H 1表示第一个输入数据的高4位数;

(1)

L 1表示第一个输入数据的低4位数;

(1)

H 2表示第二个输入数据的高4位数;

(1)

L 2表示第二个输入数据的低4位数;

(2)

H 1表示第一个输出数据的高4位数;

(2)

L 1表示第一个输出数据的低4位数;

(2)

H 2表示第二个输出数据的高4位数;

(2)

L 2表示第二个输出数据的低4位数;

上述数据的变换关系为:

(2) (1) (1)

L 1=f_DNA(H 1,W1),W1=mod((L 1)^3,6)+1;

(2) (1) (1)

L 2=f_DNA(L 1,W2),W2=mod((H 1)^3,6)+1;

(2) (1) (1)

H 1=f_DNA(H 2,W3),W3=mod((L 2)^3,6)+1;

(2) (1) (1)

H 2=f_DNA(L 2,W4),W4=mod((H 2)^3,6)+1;

符号f_DNA(X,W)表示对数X执行第W组DNA运算规则,W的值表示采用哪一组运算规则进行变换,根据所选对象求3次方后再求6的模再加1来确定,且各组运算规则具体为:组数 变换规则

第一组 (AT)(TC)(CG)(GA)第二组 (AT)(TG)(GC)(CA)第三组 (AC)(CT)(TG)(GA)第四组 (AC)(CG)(GT)(TA)第五组 (AG)(GT)(TC)(CA)第六组 (AG)(GC)(CT)(TA)其中:A、T、C、G分别表示二进制字符串01、10、00、11;运算后,括号中前一个字符将变换为括号中后一个字符;

设步骤S3扰动前的S盒矩阵为M,步骤S3的具体步骤包括:S31:由矩阵M生成矩阵M*,先对矩阵M中每列求和,设 令dj=mod(tj,16),则将矩阵M中第j行放置到M*中的第dj行,如果dj行非空,则将矩阵M中第j行放置到矩阵M*中的第mod(tj+1,16)行,直到找到某一空的行为止;

S32:由矩阵M*生成矩阵M**,先对矩阵M*中的每个元素mi,j,利用任意一组DNA算子对其进行进化处理,设mi,j经过DNA算子操作后的数值为 且令其奇数位和偶数位构成的数* *值分别记为i和j,则将mi,j和 互换;

S33:将最终的矩阵M**作为扰动后的S盒矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于DNA算子和混沌系统的S盒构建方法,其特征在于:步骤S1预先构建的混沌系统为:其中:k1、k2、k3为系统参数,x,y,ω,u,υ为系统的状态变量,通过设定k1、k2、k3的取值使得系统处于混沌状态。

3.根据权利要求1所述的基于DNA算子和混沌系统的S盒构建方法,其特征在于:所述混沌系统的初始值为x0=1,y0=1.2,ω0=1.2,u0=1.2,υ0=1.2,系统参数k1=1、k2=4、k3=

1.2,间隔参数sp=5。