一种基于多参数五维超混沌系统的动态密码电子锁.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111682933A(43)申请公布日2020.09.18(21)申请号202010553714.0(22)申请日2020.06.17(71)申请人湖南科技大学地址411201湖南省湘潭市雨湖区桃园路2号(72)发明人于文新王晶王俊年钟国亮周躜波蒋丹李瑞奇陆洋(51)Int.Cl.H04L9/00(2006.01)G07C9/00(2020.01)权利要求书3页说明书9页附图8页(54)发明名称一种基于多参数五维超混沌系统的动态密码电子锁(57)摘要本文发明了一种基于多参数五维超混沌系统的动态密码电子锁，包括以下步骤：构建多参数五维超混沌系统；采用四阶龙格-库塔求解算法对多参数五维超混沌系统进行离散化处理；将离散化的超混沌系统通过编程语言实现；一种基于多参数五维超混沌系统的锁端和手持设备端的电路设计，本文设计了一种多控制参数的新型五维超混沌系统，采用四阶龙格-库塔求解算法对其进行离散化处并用编程语言实现，多参数五维超混沌系统不仅复杂度比寻常混沌系统高，而且具有多个可调的系统控制参数，四阶龙格-库塔算法是一种高精度单步算法，算法精度高，能很好的保留混沌系统的特性。CN111682933ACN111682933A权利要求书1/3页1.一种基于多参数五维超混沌系统的动态密码电子锁设计，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建多参数五维超混沌系统；步骤二：采用四阶龙格-库塔求解算法对多参数五维超混沌系统进行离散化处理；步骤三：将离散化的混沌系统通过编程语言实现；步骤四：一种基于多参数五维混沌系统动态密码锁的锁端和手持设备端的电路设计。2.根据权利要求1所述的一种基于多参数五维超混沌动态密码电子锁设计，其特征在于，所属步骤一中构建多参数五维超混沌系统的无量纲表达式为：其中为系统状态变量，为系统的控制参数，系统状态变量用于动态密码的生成，而系统控制参数的取值决定了系统是混沌系统还是周期系统，并且混沌系统拥有不可预测性、对初值敏感性、非周期性等特性，与动态密码重要特性十分契合，这是构成混沌动态密码的核心，其系统控制参数取，控制参数a由0增加到14时，系统运动状态变化的过程为：周期→拟周期→混沌→超混沌→混沌，控制参数b由1增加到40时，系统运动状态变化过程为：混沌→超混沌→混沌→拟周期→周期，控制参数c由0增加到30时，系统运动状态变化过程为：周期→拟周期→混沌→超混沌→混沌，控制参数d由0增加到70时，系统运动状态变化过程为：混沌→超混沌→混沌，控制参数e由1增加到100时，系统运动状态变化过程为：周期→拟周期→混沌→超混沌→混沌→周期→拟周期→混沌→拟周期→周期，控制参数f由-8增加到8时，系统运动状态变化过程为：周期→拟周期→混沌→超混沌→混沌，此混沌系统拥有五个可控制的参数，任一控制参数在一定范围内改变时，系统仍会处于混沌状态或者超混沌状态，可以生成安全性极高的混沌动态密码，而基于本专利设计的动态密码电子锁的个体特性就在于控制参数的不同，只有手持设备端拥有锁的所有控制参数具体数值时才能对该锁进行解锁操作，所以拥有多个可控制参数不仅让系统拥有更大范围的混沌状态，而且进一步提升了动态密码电子锁的破解难度，这极大的提高了基于多参数五维混沌系统的动态密码电子锁的安全性。3.根据权利要求2所述的一种基于多参数五维超混沌动态密码电子锁，其特征在于，所属步骤二中采用四阶龙格-库塔求解算法对多参数五维超混沌系统进行离散化处理的具体步骤为：3-1）确定的混沌系统方程为：2CN111682933A权利要求书2/3页3-2）根据四阶龙格-库塔求解上述混沌系统方程，求得如下解的形式：3-3）求得各递归参数的表示形式：。4.根据权利要求3所述的一种基于多参数五维超混沌动态密码电子锁，其特征在于，所述步骤四具体步骤为：4-1）利用IAR标准函数库中的rand函数产生混沌系统的系统参数的初值，4-2）锁端设计为：锁端开机启动后，按下固定功能键G1，等待处理器1调用混沌议程子程序，产生混沌密码生成密钥后（混沌密钥专属手持设备端，用于手持设备端生成锁端开锁需要的混沌密码），方能解除对解锁操作的限制，混沌密码生成密钥会在锁端液晶显示屏LCD1上显示，需要将两个混沌序列初始值输入到手持设备端中，等待处理器2调用混沌议程3CN111682933A权利要求书3/3页子程序，产生混沌密码生成密码并显示在手持设备端液晶显示屏LCD2上，4-3）手持设备端设计：将混沌密码生成密钥通过矩阵键盘输入模块2输入手持设备端，按下矩阵键盘输入模块2中固定功能键G2，处理器2会调用混沌议程子程序，通过运算得出锁端解锁需要的混沌动态密码，并会在液晶显示器LCD2上显示，4-4）解锁操作过程:将手持设备端产生的混沌动态密