N维魔方加密算法设计实现毕业论文.docx

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1、毕业设计（论文）设计论文题目：多维魔方加密算港的设计里学生姓名：学生学号：专业班级：学院名称：指导老师：学院院长：5月26日摘要随着计算机网络的普及，网络攻击、计算机犯罪也随之不断增多。尤其是针对缺少技术支持的个人用户。与公司机关等大型用户相比，个人用户的防护较简单，防护意识差，使得个人隐私容易泄露，网络侵权不断发生。如何满足个人用户的保密、加密需求，采用什么样的加密模型，就成为了值得研究的问题。本文通过研究现有的三维魔方加密，将三维三阶的魔方映射成用数组表示的虚拟魔方，仿照魔方的移动规律设计并改进了虚拟魔方的加密方式，该方式通过一定的随机步骤移动达到加密置乱的效果。在此基础上将虚拟魔方扩展到

2、N维,分析了加密效率与加密强度随着维度增加的关系，同时结合主流破解方式，分析魔方加密的抗攻击能力。根据魔方加密的特性，找出魔方加密模型运用到文字加密上的不足，结合椭圆曲线加密算法改进N维魔方加密模型。并且针对汉字是象形文字与以字母为基础的拉丁语系不同的特性，加入伪随机数置乱，提高魔方加密对汉字的加密能力。在此研究基础上给出一个简单的实现，该实现是改进后的魔方加密模型。用该实现与DES算法进行对比试验，根据实验结果进行了加密性能和加密效率的总体算法分析。论文最后对全文进行了总结，并对后续工作进行了展望。关键词：加密，N维，魔方，椭圆，伪随机AbstractChaperonagemankindso

3、cietyofcontinuous1ydeve1opmentandprogress,ca1cu1atorgradua11yinfi1trationarrivepeop1e1ifeofeacharea.Ca1cu1atorofuniversa1ity,biggestpushmankindsocietyofprogress,speedtransactanefficiency,conveniencedai1yoffoodandc1othing1iving,butinthemeantime,networkattack,ca1cu1atorcrimea1soimmediate1yandcontinuou

4、s1yincrease.Itparticu1ar1yispersonacustomerswhoaimatawantfortechniquesupport.Withcompanyorganizationetc.the1argecustomercompare,persona1customersprotectionmoresimp1e,protectionconsciousnessbad,makepersona1privacyeasyrevea1,networkinfringementcontinuous1yoccurrence.Howsatisfytheneedofkeepingsecret,en

5、cryptingofpersona1customer,adoptionwhatkindofencryptmode1,becameaprob1emworthyofstudy.Thistextencryptthroughtheresearch3DRubik,scubeandref1ect3DRubikscubeofthreerankstoshootuseasevera1meanofconjectureRubik,scube,fo11owaRubik,scubeofmovewaydesignandimprovementconjectureRubik,scubeofmoveway,passcertai

6、nofrandomstepmoveattaintoencrypttop1acedisorder1yofeffect.ExpandtoNinthisconjectureRubikscubeofthefoundationfu11genera1,ana1ysisencryptanefficiencywithencryptstrengtha1ongwiththedimensionincrementofre1ation,combineinthemeantimemaincurrentcrackaway,ana1ysistheRubik,scubeencryptofanti-attackabi1ity.Th

7、echaracteristicencryptedaccordingtotheRubikscube,findoutaRubikscubetoencryptamode1usagetoarriveawritingtoencrypttopofshortage,combineova1curvetoencryptca1cu1atewayimprovementNaRubikscubetoencryptmode1.AndaimatChinesecharactersispictographwithtake1etterofa1phabetasfoundationofthe1atinfastendissimi1ar

8、ityofcharacteristic,joinfa1serandomnumberp1acedisorder1y,exa1tationtheRubikscubeencrypttheabi1ityofencryptingChinesecharacters.Atthisresearchfoundationtopgiveasimp1eofrea1ization,shou1drea1izationisimprovementempressoftheRubikscubeencryptmode1.Usethatrea1izationtocarryoncontrastwithDESca1cu1atewayex

9、periment,accordingtoexperimentresu1tcarriedontoencryptfunctionandencryptanefficiencyoftota1ca1cu1atewayana1ysis.Thesistheendcarriedonsummarytothefu11text,andtofo11ow-upworkcarriedonout1ook.KeyWords：Encrypt；NWei；Rubik,scube；ova1andfa1serandom第一章绪论11 111.2 课题研究的现状11.3 论文组织结构2第二章加密算法32.1 私钥加密简介32.2 公开密

10、钥加密简介42.3 加密算法的对比与选择52.4 本章小结7第三章魔方加密算法设计与分析83.1 魔方加密思想83.2 加密算法的设计93.3 密钥的设计123.4 魔方加密的性能133.4.1 魔方加密的总体性能133.4.2 魔方加密的性能与维度的关系143.5 本章小结15第四章魔方加密算法的改进与分析164.1 引入椭圆加密164.2 引入伪随机数置乱加密164.3 魔方加密的改进164.4 改进魔方加密后的性能184.5 本章小结18第五章对比实验及分析195.1 实验设计195.2 实验结果1953名吉2)总结与展望21总结21展望21致谢23参考文献24第一章绪论1.1 课题研究

11、的背景伴随着人类社会的不断发展和进步，计算机逐步渗入到人们生活的各个领域。计算机的普及，极大地推动了人类社会的进步，加快了办公效率，方便了日常的衣食起居，但同时，网络攻击、计算机犯罪也随之不断增多。在各领域的计算机犯罪和网络侵权方面，无论是数量、手段，还是性质、规模，已经到了令人咋舌的地步。据有统计，目前美国每年由于网络安全问题而遭受的经济损失超过170亿美元，德国、英国也均在数十亿美元以上，法国为100亿法郎，网络安全问题日益严重。1因此，数据安全问题成了普遍关注的焦点。数据加密就是将原文件的数据通过某种模型，使其成为一段无意义的数据,只有在通过密钥还原之后才能够读出原来的数据，确保文件内容

12、不被非法阅读和修改，保证信息的安全。解密就是加密的逆过程，就是通过密钥还原文件。根据加密方式的不同，可分为硬件加密和软件加密，软件加密又分为对称加密和非对称加密。主要方法代码加密、替换加密、变位加密以及在传统加密方式上改进的数据加密标准DES,三层DES,RC2和RC4,数字摘要，国际数据加密算法IDEA。2密码学在网络的推动下，已经得到极大的发展。但公众的个人隐私还是受到严重的威胁，个人用户的文件安全还是没有受到充分的保护。因此，适合个人使用的高效加密模型，及其实现都成为了值得研究的问题。1.2 课题研究的现状魔方加密算法是一种变位加密，是在对魔方的大量数学研究基础上发展出来,模仿魔方运转方

13、式移动数据混置来对数据加密，现在已被运用在文件加密中，尤其是图像加密方面。魔方加密具有良好的抗攻击性，较高的加密效率，但单纯的魔方加密还不足以满足人们的安全需求，所以如何提高魔方的加密性能成了当前研究的热门之一。例如马虹博博士将动力学系统的1ogistic映射产生混沌置乱算法融合到魔方加密当中，由于1OgiStiC映射在一定的参数范围之内会产生混沌，产生的序列具有不可测性。3所以可以提高魔方加密的效果，适用图像加密。在这方面还有大量的研究成果，如叶永伟等人提出了用混沌序列对数字图像进行魔方加密，张丙晨的论文基于魔方加密算法的研究，以及沈建冰等人对魔方变换在数字图像加密中应用的研究等。基于魔方加

14、密的高效性，以及加密强度满足个人隐私需求，可以预见，魔方加密算法将来会被大量的运用到信息加密中，有着广泛的研究前景。现在关于魔方加密的应用现在多在图像加密方向，针对普通用户的文件加密研究还不充分，因此有必要进一步深入研究魔方加密算法。1.3 论文组织结构本文主要是在魔方加密基础上，结合椭圆加密和伪随机数制乱算法，提出一种改进的魔方加密算法，并针对私钥密钥加密方案的ADE算法提出对比试验，分析试验结果，对改进的魔方加密算法给出定性的结论，最后提供一个魔方加密的简单实现。第一章的内容是介绍本论文的课题研究的背景以及课题研究的现状，最后介绍了一下论文的大概结构和内容。第二章分别对目前两大加密体制：对

15、称密钥加密算法和公开密钥加密算法进行了简单的介绍；并简单的了解当前的几种主流加密算法。第三章讲解了魔方加密的主要思想，提供一种魔方加密的算法和密钥的设计。并在此基础上，对魔方加密的性能与魔方维度之间联系进行研究。第四章是在第三章的基础上，加入椭圆加密和伪随机数置乱加密，对原有的魔方加密进行改进，相应的改进了密钥。这一章介绍了椭圆加密和伪随机数置乱加密的原理，从理论上分析了改进后魔方加密的性能。第五章是通过前几章的研究，设计出一个与DES算法比较的试验，在试验结果的基础上，对魔方加密算法给出定性的分析。第六章在改进魔方加密的基础上，简单的实现魔方加密算法。第七章是对全文的总结。第二章加密算法数据加密就是将原文件的数据通过加密模型(即加密算法)运算，使其成为一段无意义的数据，只有在借助密钥进行逆操作之后才能够读出原来的数据，确保文件内容不被非法阅读和修改，保证信息的安全。解密就是加密的逆过程，就是通过密钥还原文