基于潮流計(jì)算的稀疏技術(shù)研究(初稿)

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1、基于混沌流加密體制的電子海圖數(shù)據(jù)文件加密方法電子海圖系統(tǒng)作為導(dǎo)航信息的綜合顯示平臺已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代航海過程中，電子海圖系統(tǒng)的信息安全直接影響船舶航行的安全，在研究軍用矢量數(shù)字海圖格式（軍用矢量數(shù)字海圖格式）的基礎(chǔ)上，提出一種基于混沌流加密體制的電子海圖數(shù)據(jù)加密方法。一、軍用矢量海圖格式數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和組織形式電子海圖系統(tǒng)信息安全問題核心是解決系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保護(hù)。目前，我國出版發(fā)行的數(shù)字海圖采用的是軍用矢量數(shù)據(jù)格式，通常情況下，電子海圖數(shù)據(jù)文件主要包括3部分：空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和符號庫，空間數(shù)據(jù)是指所研究對象空間坐標(biāo)，以矢量形式存儲。屬性數(shù)據(jù)

2、表示研究對象及其周圍環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律的描述。符號庫定義了研究對象的畫法，從而把它直觀地顯示到屏幕上。軍用矢量海圖格式是一種只存儲海圖地理要素位置坐標(biāo)和屬性信息，而不存儲其拓?fù)潢P(guān)系信息的地理數(shù)據(jù)格式，它具有以下特點(diǎn)：（1）軍用矢量數(shù)字海圖格式是一種簡單無拓?fù)潢P(guān)系的地理數(shù)據(jù)模型，支持快速繪圖（顯示）和數(shù)據(jù)編輯能力。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡潔，占用磁盤空間較小。（3）支持索引文件，標(biāo)準(zhǔn)的軍用矢量數(shù)字海圖格式提供數(shù)據(jù)記錄索引文件，同時支持用戶建立空間索引文件、專題索引等。（4）直接存?。娪檬噶繑?shù)字海圖格式允許軟件直接從存

3、貯介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)。（5）支持點(diǎn)、線、面要素和文字注記操作，因而支持全要素海圖數(shù)據(jù)交換。（6）屬性支持。軍用矢量數(shù)字海圖格式支持屬性操作，要素的屬性存貯在dBase格式文件中，每個屬性記錄與要素記錄一一對應(yīng)。（7）數(shù)據(jù)字典。軍用矢量數(shù)字海圖格式參考一個自定義的數(shù)據(jù)字典，方便用戶理解要素和它的屬性。軍用矢量數(shù)字海圖格式文件以圖幅為單位組織，采用目錄結(jié)構(gòu)，目錄名即為數(shù)字海圖的編號，由標(biāo)識符加圖號組成。軍用矢量數(shù)字海圖格式文件由元數(shù)據(jù)文件、圖形文件、索引文件和屬性文件等4種文件組成（參見圖1）。圖形文件為直接存取的可變長記錄文件，記錄了海圖要素的

4、坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)：索引文件記錄描述了對應(yīng)的圖形文件記錄相對于圖形文件開始點(diǎn)的偏移量；屬性文件為dBase表文件結(jié)構(gòu)，記錄了海圖要素的屬性。圖形文件記錄與屬性文件記錄通過記錄號一一對應(yīng)，注記文件不具有獨(dú)立的文件類型，由一組圖形文件、索引文件、屬性文件組成。以圖形文件的組織結(jié)構(gòu)具體說明軍用矢量數(shù)字海圖格式數(shù)據(jù)的特性，對于任何一幅數(shù)字海圖，每類要素都有一個圖形數(shù)據(jù)文件，存儲要素為非拓?fù)鋷缀涡畔?，要素的幾何信息被存儲為一系列矢量坐?biāo)，圖形文件支持?jǐn)?shù)據(jù)編輯功能，可被編輯的圖形要素包括點(diǎn)、線、面，面要素被表示為封閉的多邊形，各個要素的圖形文件數(shù)據(jù)記錄與

5、索引文件數(shù)據(jù)記錄、屬性文件數(shù)據(jù)記錄呈一一對應(yīng)關(guān)系，圖形文件由一個定長的文件頭和一系列變長記錄組成，每一個變長記錄又由一個定長的記錄頭和變長的記錄內(nèi)容組成。圖形文件的組成如圖2所示。圖形文件的文件頭長為100bits，它包含了文件代碼、版本、文件長度等信息，圖形文件中每一個記錄里的記錄頭存儲記錄號和內(nèi)容長度。圖形文件的記錄內(nèi)容包括圖形幾何要素類型和緊隨其后的圖形幾何數(shù)據(jù)2部分，記錄內(nèi)容的長度取決于圖形的頂點(diǎn)、坐標(biāo)對數(shù)。二、非線性組合混沌流密碼設(shè)計(jì)由于電子海圖數(shù)據(jù)是有限長度信息，并且文件長度不定，考慮到電子海圖數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用非線性

6、組合混沌流密碼體制對其進(jìn)行加密，其原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。選擇隨機(jī)序列發(fā)生器X，U作為并聯(lián)Logistic映射函數(shù)的驅(qū)動器，隨機(jī)形成符合要求的N個Logistic混沌序列產(chǎn)生器P1P2…Pn；再按照提取算法g的要求產(chǎn)生二元序列，由N個變量構(gòu)成的非線性隨機(jī)組合器F對N個驅(qū)動序列Y1Y2…YN進(jìn)行非線性組合，其輸出序列對2取模，產(chǎn)生滿足密碼學(xué)特性的密鑰流。這里混沌序列產(chǎn)生器PIP2…PJiv的結(jié)構(gòu)參數(shù)和初值是隨機(jī)產(chǎn)生的，可按照一定的更新條件而改變，初值選擇范圍定義在0.00001~0.99999的隨機(jī)數(shù)，參數(shù)選擇范圍定義在3.56994~3.9

7、9999的隨機(jī)數(shù)。由于Logistic映射生成器的研究比較充分，因此重點(diǎn)給出非線性組合生成器的設(shè)計(jì)方法，很容易用“窮舉法”得到同時滿足一定密碼學(xué)條件的布爾函數(shù)，但是用“窮舉法”獲得高次密碼函數(shù)是不現(xiàn)實(shí)的．所以可以選擇用“窮舉法”得到n=5時滿足條件的若干個布爾函數(shù)，采用一定的構(gòu)造方法來得到新的高次密碼函數(shù)，文中選擇形如函數(shù)f(y，x)=y．p（x）+r(x)的構(gòu)造方法可以實(shí)現(xiàn)高代數(shù)次數(shù)的平衡后階相關(guān)免疫函數(shù)，并且結(jié)構(gòu)相對簡單，易于實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的抵抗線性攻擊和相關(guān)攻擊的能力。令m和n為正整數(shù)(n

8、，…，n)為G(2脅^)上的任意布爾函數(shù)，令x=(x1,x2，…，xn)，y=(y1,y2，…ym-n)，Imn={I0…0,I0…1,I1…1}，Imn中包含2m-n個函數(shù)，設(shè)：由式（1）定義的函數(shù)f是G