專利名稱：基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法
技術領域：
本發明涉及一種基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法領域，屬于無線通信領域。
背景技術：
隨著無線通信技術的發展和新業務需求的不斷增多，無線通信系統的抗干擾、抗衰落性能和抗截獲能力方面的要求越來越高，傳統的通信方式已經不能滿足用戶的要求，相對而言，跳頻通信具有抗干擾、抗衰落能力強、截獲概率低，兼有多址組網能力強等優點，在現代軍事通信和民用移動通信中都得到了廣泛的應用。跳頻通信的原理是通信收發雙方通過一組偽隨機序列同步地改變載波頻率來進行信息傳遞。用來控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列。跳頻序列設計作為跳頻通信的一項關鍵技術，其性能對跳頻通信系統的性能有著決定性的影響，尋求和設計具有理想特性的跳頻序列已成為跳頻通信的重要課題之一。在跳頻通信中，跳頻序列所承擔的作用在于:控制頻率跳變以實現頻譜擴展以及在跳頻組網時，采用不同的跳頻序列作為地址碼，發送端根據接受端的地址碼選擇通信對象。當許多用戶在同一頻段同時跳頻工作時，跳頻序列是區分每個用戶的唯一標識。跳頻序列設計要求跳頻序列可以使用盡可能多的頻率，使頻率處理增益盡可能大；跳頻序列自相關性和胡相關性能良好，保密性能良好；抗干擾性能良好，序列各個數值出現次數盡量均勻；跳頻序列應具有較大線性復雜度、隨機性，使對方無法預測下一個跳頻點。目如國內外關于跳頻序列的主要研究方向有:基于素數序列構造跳頻序列族，基于m序列構造跳頻序列族，基于GMW序列構造跳頻序列族，基于RS碼構造跳頻序列族，基于Bent序列構造跳頻序列族，基于P兀偽隨機序列構造跳頻序列族，基于混沛映射序列構造跳頻序列族，其共同的缺點是不能同時滿足最佳漢明相關性能和較大的線性復雜度的要求，安全性較低。由于跳頻的保密性與密碼學的保密具有相似性，在1981年，美國國家標準協會公布了數據加密算法(Data Encryption Algorithm, DEA),該算法已發表于美國國家標準:其標準名稱為“數據加密算法”,英文名稱為“Data Encryption Algorithm”(標準編號:ANSI X3.92-1981)，通過該算法產生的序列具有好的相關性和線性復雜度，于是近年來提出了基于DES的跳頻序列族構造方法、隨后有學者提出了基于3DES的跳頻序列族構造方法、基于AES算法的安全跳頻序列構造方法等是基于分組密碼算法構造跳頻序列族，通過對系統的時鐘信息TOD(Time of Day)等加密，產生跳頻序列，其缺點是分組密碼中的非線性結構S盒已經被公布，存在安全隱患，密碼安全強度不高。2002年，張煥國和馮秀濤等人在通信學報上發表了“演化密碼與DES密碼的演化設計”中提出了 DES中S盒的演化設計，使用演化后的S盒替換原有的S盒，提高了密碼的安全性。
發明內容
本發明的目的在于:針對目前各種跳頻序列構造方法存在的缺點，提出了基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法，使得跳頻組網通信時，產生的跳頻序列具有均勻性、隨機性，能夠降低的漢明相關性，提高線性復雜度和安全性。為了達到上述目的，本發明的構思是:通信收發雙方通過一組偽隨機序列同步地改變載波頻率來進行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過對用戶的TOD信息進行加密得到密文，然后從加密的密文中選取η位作為跳頻碼，進而構成跳頻序列。根據上述構思，本發明技術方案是，
上述基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法，主要包括如下步驟:
步驟1、 設置初始值，設定跳頻序列
權利要求
1.一種基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法，其特征在于，該方法通信收發雙方通過一組偽隨機序列同步地改變載波頻率來進行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過對用戶的TOD信息進行加密得到密文，然后從加密的密文中選取η位作為跳頻碼，進而構成跳頻序列，其具體步驟如下: 步驟1、 設置初始值，設定跳頻序列&的可用頻點數為;2*，η ( 64，跳頻序列5丨中第i個元素為i為跳頻序列Sa中元素序數，初始設定i=0，跳頻序列紇的長度為L，設定TOD信息的初值(TODe )，該初值(IOD0)是由當前實際時間按格式轉換為64比特的二進制的初值，設定用尸的地址碼分別為([I)，(I 2)，-----，(j)，其中下標I，2，-----，j為用戶編號，用戶的地址碼為一個64比特的二進制數； 步驟2、判斷跳頻序列中元素序數i與跳頻序列長度L是否相等，S卩，i = L是否成立？如果跳頻序列中元素序數i與跳頻序列長度為L是相等，則結束，如果跳頻序列Ia中元素序數i與跳頻序列長度為L是不相等，則轉步驟3 ； 步驟3、將64比特的TOD信息的初值(IOOfll)與跳頻序列中元素序數i進行加法運算，產生64比特的加密明文IOOi,以64比特的100燕息為明文輸入，用戶編號為j的64比特的地址碼(Kj)為密鑰，使用演化數據加密算法(DESsmbiikm)進行加密運算，產生64比特的密文Iff，即:
全文摘要
本發明公開了一種基于演化密碼的安全跳頻序列構造方法，該方法通信收發雙方通過一組偽隨機序列同步地改變載波頻率來進行信息傳遞，將控制載波頻率跳變的偽碼序列稱為跳頻序列，該跳頻序列是采用演化DES分組加密算法，以用戶的地址碼為加密密鑰，通過對用戶的TOD信息進行加密得到密文，然后從加密的密文中選取n位作為跳頻碼，進而構成跳頻序列。該方法所構造的跳頻序列在均勻性，相關性和線性復雜性方面均優于現有技術方案，其次，本發明的方案中，引入演化數據加密算法()進行加密運算構造跳頻序列，使得跳頻序列的安全性更高，很難被攻擊者截獲。
文檔編號H04L9/06GK103199992SQ201310080710
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者劉瑞, 張煥國, 王潮, 王永麗, 賈徽徽, 姜麗瑩 申請人:上海大學