[发明专利]一种面向硬件实现的轻量级混沌流密码算法

权利要求书

1.两种轻量级混沌流密码系统，其特征在于，包括：时变模块、时滞模块和n个离散混沌系统；n≥1；

所述时变、时滞模块用于在接收到开始指令后，开始第一次迭代，将输入的初始系统状态变量作为所述耦合混沌系统第一次迭代下的系统状态变量，进行运算生成耦合项并一一对应输出至n个所述离散混沌系统中；

所述离散混沌系统用于在接收到状态值输入后，进行混沌映射生成对应的离散混沌值，并输出至所述耦合模块中；

所述时变、时滞模块还用于在每一次迭代下，当获取到n个所述离散混沌系统生成的离散混沌值后，分别对每一个离散混沌值进行时变、时滞映射，得到当前迭代下的一组耦合项进行输出，并将其中的n个耦合项一一对应输出至n个所述离散混沌系统进行下一次迭代；

其中，第k次迭代下对第i个离散混沌值进行时变映射所得的第i个耦合混沌值为：

X_k+1＝Q_k×(f(X_k)+ΔK)

其中，f(·)所表达的含义是混沌映射；X和V表示的是系统的状态变量和控制参数，它们的维数均为n维；ΔK表示的含义是第K次迭代时所构造的耦合项；

第k次迭代下对第i个离散混沌值进行时滞映射所得的第i个耦合混沌值为：

X_k+1＝f(X_k；Δ)

其中，f(·)所表达的含义是混沌映射；Δ时滞反馈项是来自一维混沌映射的延时状态变量，从而达到不同延时的状态变量相互作用的效果。

2.根据权利要求1或2所述的轻量级混沌密码系统，其特征在于，所述时变、时滞模块在通过耦合混沌映射得到耦合混沌值后，还将所得的耦合混沌值限制在所述离散混沌系统的吸引域内；

其中，限制在所述离散混沌系统的吸引域内的第i个耦合混沌值X_k＝X_k mod α_i；其中，mod为取余运算符；第i个所述离散混沌系统的吸引域为α_i。

3.根据权利要求1所述的轻量级混沌流密码系统，其特征在于，所述时变系统包含一个1×n的时延状态表{x₁+…+x_k1，x₂+…+x_k2，…，x_n+…+x_kn，}，其中k_i＝(k+i-1)mod n，表示有k个系统互耦合，故实际每个耦合项采用的均是k个延迟值；在表的索引阶段，主要是采用输出的后b＝log₂n作为索引值，例如，当n＝4时，b＝log₂4＝2，即二进制数后两位为01时，根据索引将延迟表的第二项耦合到，并将第三项、第四项和第一项分别给到，其余的以此类推；其操作步骤如下：

1)完成一轮数字系统的计算后，按照{x₁+…+x_k1，x₂+…+x_k2，…，x_n+…+x_kn，}，的规则对数据进行计算，并将计算所得到的数据存储到延时状态表中；

2)取出二进制状态下的后两位，以此为索引去延时状态表中取值；

3)将取得的值代入到数字系统中进行运算；

通过上述的步骤，可以完成对于结构的变换。

4.根据权利要求1所述的结构可变的耦合混沌系统，其特征在于，所述时滞系统是在传统一维离散混沌映射的基础上，将延时状态变量反馈到用于方程迭代的实时状态变量，从而形成了一种自耦合的拓扑结构，构造了一维时滞混沌映射；其中，时滞反馈项来自所构造的一维混沌映射每轮迭代产生的延时状态变量。

5.根据权利要求1所述的结构可变的耦合混沌系统，其特征在于，所述耦合模块还用于在收到结束指令后，停止迭代。