[发明专利]基于演化密码的安全跳频序列构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于演化密码的安全跳频序列构造方法领域，属于无线通信领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展和新业务需求的不断增多，无线通信系统的抗干扰、抗衰落性能和抗截获能力方面的要求越来越高，传统的通信方式已经不能满足用户的要求，相对而言，跳频通信具有抗干扰、抗衰落能力强、截获概率低，兼有多址组网能力强等优点，在现代军事通信和民用移动通信中都得到了广泛的应用。跳频通信的原理是通信收发双方通过一组伪随机序列同步地改变载波频率来进行信息传递。用来控制载波频率跳变的伪码序列称为跳频序列。

跳频序列设计作为跳频通信的一项关键技术，其性能对跳频通信系统的性能有着决定性的影响，寻求和设计具有理想特性的跳频序列已成为跳频通信的重要课题之一。在跳频通信中，跳频序列所承担的作用在于：控制频率跳变以实现频谱扩展以及在跳频组网时，采用不同的跳频序列作为地址码，发送端根据接受端的地址码选择通信对象。当许多用户在同一频段同时跳频工作时，跳频序列是区分每个用户的唯一标识。跳频序列设计要求跳频序列可以使用尽可能多的频率，使频率处理增益尽可能大；跳频序列自相关性和胡相关性能良好，保密性能良好；抗干扰性能良好，序列各个数值出现次数尽量均匀；跳频序列应具有较大线性复杂度、随机性，使对方无法预测下一个跳频点。

目前国内外关于跳频序列的主要研究方向有:基于素数序列构造跳频序列族，基于m序列构造跳频序列族，基于GMW序列构造跳频序列族，基于RS码构造跳频序列族，基于Bent序列构造跳频序列族，基于p元伪随机序列构造跳频序列族，基于混沌映射序列构造跳频序列族，其共同的缺点是不能同时满足最佳汉明相关性能和较大的线性复杂度的要求，安全性较低。由于跳频的保密性与密码学的保密具有相似性，在1981年，美国国家标准协会公布了数据加密算法（Data Encryption Algorithm，DEA），该算法已发表于美国国家标准：其标准名称为“数据加密算法”，英文名称为“Data Encryption Algorithm”（标准编号：ANSI X3.92-1981），通过该算法产生的序列具有好的相关性和线性复杂度，于是近年来提出了基于DES的跳频序列族构造方法、随后有学者提出了基于3DES的跳频序列族构造方法、基于AES算法的安全跳频序列构造方法等是基于分组密码算法构造跳频序列族，通过对系统的时钟信息TOD(Time of Day)等加密，产生跳频序列，其缺点是分组密码中的非线性结构S盒已经被公布，存在安全隐患，密码安全强度不高。2002年，张焕国和冯秀涛等人在通信学报上发表了“演化密码与DES密码的演化设计”中提出了DES中S盒的演化设计，使用演化后的S盒替换原有的S盒，提高了密码的安全性。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前各种跳频序列构造方法存在的缺点，提出了基于演化密码的安全跳频序列构造方法，使得跳频组网通信时，产生的跳频序列具有均匀性、随机性，能够降低的汉明相关性，提高线性复杂度和安全性。

为了达到上述目的，本发明的构思是：通信收发双方通过一组伪随机序列同步地改变载波频率来进行信息传递，将控制载波频率跳变的伪码序列称为跳频序列，该跳频序列是采用演化DES分组加密算法，以用户的地址码为加密密钥，通过对用户的TOD信息进行加密得到密文，然后从加密的密文中选取n位作为跳频码，进而构成跳频序列。

根据上述构思，本发明技术方案是，

上述基于演化密码的安全跳频序列构造方法，主要包括如下步骤：

步骤1、设置初始值，设定跳频序列                                                的可用频点数为，n≤64，跳频序列中第i个元素为， i 为跳频序列中元素序数，初始设定i=0，跳频序列的长度为L，设定TOD信息的初值()，该初值()是由当前实际时间按格式转换为64比特的二进制的初值，设定用户的地址码分别为()，()，┄┄，() ，其中下标1， 2，┄┄， j为用户编号，用户的地址码为一个64比特的二进制数；

步骤2、判断跳频序列中元素序数 i与跳频序列长度L是否相等，即， i =  L是否成立？如果 跳频序列中元素序数i与跳频序列长度为L是相等，则结束， 如果 跳频序列中元素序数i与跳频序列长度为L是不相等，则转步骤3；