李小明

（河南廣播電視大學，河南 鄭州 450046）

0 引 言

隨著網(wǎng)絡信息中電子郵件傳輸規(guī)模的不斷擴大，電子郵件的安全性受到人們的關注，需要對電子郵件進行安全加密設計，構建安全電子郵件系統(tǒng)，采用加密方法進行安全電子郵件的加密設計，構造安全電子郵件加密的密鑰協(xié)議，采用多重加密和量化編碼的方法進行安全電子郵件系統(tǒng)的優(yōu)化設計[1]。對安全電子郵件系統(tǒng)的設計建立在對加密算法設計的基礎上，本文提出混沌映射加密算法，構建基于混沌映射加密算法的安全電子郵件系統(tǒng)，采用混沌映射方法進行數(shù)據(jù)加密中的信息傳輸協(xié)議控制設計，采用公鑰編碼配置的方法建立安全電子郵件系統(tǒng)編碼和信息融合模型，結合加密密鑰和解密密鑰的構造[2]，實現(xiàn)安全電子郵件系統(tǒng)傳輸?shù)幕煦缬成浼用?，最后進行仿真實驗分析，展示了本文方法在提高安全電子郵件加密性能方面的優(yōu)越性能。

1 電子郵件加密密鑰協(xié)議構造

1.1 電子郵件信息傳輸協(xié)議控制

為了實現(xiàn)安全電子郵件系統(tǒng)加密，首先需要構建安全電子郵件的數(shù)據(jù)加密密鑰協(xié)議，采用混沌映射方法進行數(shù)據(jù)加密過程中的信息傳輸協(xié)議控制設計[3]，采用公鑰加密技術進行安全電子郵件的訪問控制，在有限域中構建安全電子郵件加密的長消息的加密密文協(xié)議，得到密文傳輸協(xié)議為Decrypt(sk,c?)A-1=T=(t i,j)mi,j=1，使用公鑰加密技術進行電子郵件系統(tǒng)的加密傳輸控制[4]，構造系統(tǒng)主密鑰，得到安全電子郵件安全加密的動態(tài)密鑰為：

采用異構簽密算法對安全電子郵件中的未加密數(shù)據(jù)進行授權加密，建立電子郵件加密的異構簽密方案[5]，構建安全電子郵件的結構化分析模型，得到安全電子郵件的代理重加密密鑰協(xié)議：

考慮到參數(shù)的隨機性，輸入安全參數(shù)k、對稱密鑰K，進行安全電子郵件系統(tǒng)加密密鑰重置，得到密鑰長度為n，根據(jù)接收者的私鑰SB進行安全電子郵件傳輸數(shù)據(jù)信息算術編碼，輸入全部子密鑰進行密鑰重構，得到電子郵件的密鑰擴展序列X=x1,x2,…,x n，采用一組二元離散型隨機變量進行密文搜索，生成長度為的位向量，得到安全電子郵件的加密密文序列為S n=x1+x2+…+x n，使用代理重簽的方法進行數(shù)字標簽結構分析，得到電子郵件傳輸數(shù)據(jù)的密鑰構造為：

采用關鍵字加密算法進行安全電子郵件的隨機線性處理[6]，構建安全電子郵件的公鑰加密明文序列為：

采用混沌映射方法進行數(shù)據(jù)加密過程中的信息傳輸協(xié)議控制設計，建立安全電子郵件的混沌映射加密控制協(xié)議[7]，得到安全電子郵件的混沌特征分布值e=h(m)，采用模糊統(tǒng)計分析方法進行安全電子郵件的量化編碼，得到雙線性編碼方程為：

由此構建安全電子郵件安全傳輸?shù)拿芪膮f(xié)議，結合私鑰詢問模式[7]進行安全電子郵件加密的密文傳輸控制，得到密鑰擴展模型如圖1所示。

圖1 安全電子郵件加密的密鑰擴展模型

根據(jù)圖1所示的密鑰擴展模型進行電子郵件信息傳輸協(xié)議控制，以提高安全電子郵件加密的可靠性。

1.2 電子郵件混沌映射加密的密鑰設計

在上述進行電子郵件信息傳輸協(xié)議控制的基礎上，進行電子郵件的混沌映射加密的密鑰設計，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的密文分布[8]進行電子郵件混沌映射加密，輸入系統(tǒng)參數(shù)，得到安全電子郵件加密的分布式重構函數(shù)P?value為：

若解簽密的密鑰統(tǒng)計量P?value≥0.01，隨機選取混沌密鑰參數(shù)，當滿足KS∈{0,1}，表示為一個1位的編碼映射，通過相關列表檢索的方法，得到安全電子郵件加密的線性編碼分布函數(shù)：

式中：I表示安全電子郵件發(fā)送方的私鑰，設定初始值I=[0,1]，輸入密碼體制分布向量v∈Zμ×μ，計算安全電子郵件傳輸數(shù)據(jù)信息加密的公鑰pk=私 鑰，得到安全電子郵件安全傳輸?shù)墓€加密協(xié)議為：

式中：P i(i=1,2,…,n)表示安全電子郵件的密文分布概率區(qū)間，采用量化編碼的方法構造公鑰協(xié)議，采用密鑰構造模式[9]得到安全電子郵件加密傳輸?shù)男畔㈧?，滿足：

式中j=rmod 128，結合鏈路層密鑰重組的方法，對f(x)取反函數(shù)，得到安全電子郵件加密傳輸?shù)囊莆缓瘮?shù)為：

采用密文序列重排的方法[10]，實現(xiàn)對安全電子郵件的密鑰構造，如圖2所示。

圖2 電子郵件混沌映射加密的密鑰構造設計

2 電子郵件的混沌映射加密算法優(yōu)化

2.1 電子郵件系統(tǒng)編碼

在上述構建安全電子郵件的數(shù)據(jù)加密密鑰協(xié)議，并采用混沌映射方法進行數(shù)據(jù)加密過程中的信息傳輸協(xié)議控制設計的基礎上，進行安全電子郵件系統(tǒng)的優(yōu)化設計，本文提出基于混沌映射加密算法的安全電子郵件系統(tǒng)。采用公鑰編碼配置方法進行安全電子郵件系統(tǒng)編碼和信息融合處理[11]，構建安全電子郵件安全加密的隨機線性比特序列流模型為根據(jù)公鑰機制選擇安全電子郵件傳輸數(shù)據(jù)信息，得到對稱加密密鑰為：

根據(jù)公鑰協(xié)議建立安全電子郵件加密的傳輸控制模型，得到電子郵件加密的適應性函數(shù)為：

通過參數(shù)密鑰構造協(xié)議，以p為約束參數(shù)，實現(xiàn)對安全電子郵件安全傳輸中的加密傳輸控制，構造隨機量化編碼模型[12]進行密鑰構造，得到統(tǒng)計信息特征量為I(x i)=-logp i，信息熵為：

構建電子郵件傳輸?shù)碾S機編碼模型，得到電子郵件穩(wěn)態(tài)加密的密鑰特征滿足，且：

計算鏈路層中的電子郵件動態(tài)密鑰特征分布集，進行安全電子郵件動態(tài)對稱密鑰設計[13]，構建橢圓重加密鑰特征量rkij，通過KeyGen( 1λ)產(chǎn)生密鑰對（sk,pk），令得到電子郵件系統(tǒng)編碼輸出為：

令電子郵件加密的詢問密文為t i=H1(IDi,upki)，得：

根據(jù)上述設計，構建電子郵件系統(tǒng)編碼模型，根據(jù)系統(tǒng)編碼方案進行安全電子優(yōu)化的混沌映射加密[14]。

2.2 郵件混沌映射加密系統(tǒng)

在Logistics混沌映射體系下進行安全電子郵件傳輸數(shù)據(jù)信息防篡改加密設計，Logistic混沌映射為：

通過向量量化編碼的方法，得到安全電子郵件加密的雙線性映射擴展序列加密密鑰的分段混沌映射序列為：

式中：S n∈S,n=1,2,…,N，根據(jù)密鑰構造方法，進行電子郵件傳輸?shù)幕煦缬成浼用苊荑€x=(x1,x2,…,x m)T∈GF(2n)m，通過密鑰映射，得到安全電子郵件安全傳輸?shù)慕饷苊荑€構造為：

在有限域進行混沌編碼設計[15]，得到解密密鑰為：RkeyGen(param,rskIDi,IDi,IDj)，安全電子郵件的碼元組合序列為x1x2x3…x r，采用Logistic映射迭代方式，得到安全電子郵件的第N個加密的傳輸公鑰k i,l i∈Z*q，安全電子郵件加密的密鑰rkij，令同態(tài)公鑰t0=H1(g,g1,g2,g3,h)，得到安全電子郵件加密的算術編碼協(xié)議如下：

綜上實現(xiàn)了混沌映射加密的加密和解密密鑰設計，根據(jù)密鑰構造實現(xiàn)電子郵件傳輸?shù)幕煦缬成浼用軆?yōu)化。

3 仿真實驗與結果分析

通過仿真測試驗證本文方法在實現(xiàn)安全電子郵件加密中的應用性能，實驗采用Matlab設計，電子郵件碼元比特序列傳輸?shù)膸挒閷Π踩娮余]件信息采樣的頻率為24 MHz，電子郵件加密的公鑰尺寸為1.24 MB，電子郵件信息傳輸?shù)淖畲蟛蓸宇l率為12 kHz，對電子郵件加密的碼元序列為：

1010101001010010100100010100110010010101001010 0101011101001001010010100101010010100010100101 000001111111011111100100010010100100111

相關實驗參數(shù)設定見表1。

表1 實驗參數(shù)設置

根據(jù)上述參數(shù)設定進行電子郵件加密，得到加密前的數(shù)據(jù)如圖3所示。

采用本文方法進行安全電子郵件系統(tǒng)加密，得到加密輸出如圖4所示。

圖3 加密前數(shù)據(jù)

圖4 加密輸出

分析圖4得知，采用本文方法進行電子郵件加密的安全加密性能較好。測試不同方法進行電子郵件加密的抗攻擊能力，得到對比結果如表2所示，分析表2得知，采用本文方法進行電子郵件加密的抗攻擊能力較強。

表2 電子郵件加密的抗攻擊強度測試 dB

4 結 語

本文提出基于混沌映射加密算法的安全電子郵件系統(tǒng)。采用公鑰加密技術進行安全電子郵件的訪問控制，并建立電子郵件加密的異構簽密方案，通過安全電子郵件的結構化分析模型及安全電子郵件的混沌映射加密控制協(xié)議，構建電子郵件系統(tǒng)編碼模型，通過向量量化編碼的方法，得到安全電子郵件加密的雙線性映射擴展序列。在Logistic混沌映射體系下實現(xiàn)安全電子郵件傳輸數(shù)據(jù)信息防篡改加密設計，實現(xiàn)混沌映射加密的加密和解密密鑰設計，根據(jù)密鑰構造實現(xiàn)電子郵件傳輸?shù)幕煦缬成浼用軆?yōu)化。研究得知，本文方法進行電子郵件加密的抗攻擊能力較強，加密可靠性較好。