本發(fā)明涉及信息處理，具體地講，涉及一種基于時空混沌的區(qū)塊鏈信息安全傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、隨著信息安全要求水平的提高，信息安全的研究需要日益突出。信息加密作為信息信息保護(hù)的常用方法，受到學(xué)者們廣泛研究。基于混沌的信息加密方法已成為設(shè)計新加密算法最常用的設(shè)計技術(shù)之一。隨著需要加密的信息數(shù)據(jù)越來越多，混沌信息加密的安全性變得尤為重要。如何防止攻擊者從密文信息中獲取有效信息或破壞正常的解密效果成為一個值得研究的問題。

2、經(jīng)典混沌映射與三角函數(shù)的結(jié)合擴(kuò)寬了一維混沌映射的研究。這一類新的混沌映射是三角函數(shù)替換傳統(tǒng)混沌映射中的變量元素的形式構(gòu)建的，這使得依靠此類混沌映射所設(shè)計的信息加密算法相應(yīng)地具有更好的安全性。

3、同時，新的一維系統(tǒng)對時空混沌模型的增強(qiáng)也有重要意義。尤其是作為耦合系數(shù)迭代函數(shù)的混沌映射能有效增強(qiáng)時空混沌模型的混沌特性。動態(tài)耦合系數(shù)時空混沌模型的研究充分體現(xiàn)了動態(tài)耦合系數(shù)對時空混沌模型時空特性的增強(qiáng)作用。

4、通過上述介紹可以發(fā)現(xiàn)，三角函數(shù)以及反三角函數(shù)與邏輯映射和帳篷映射等傳統(tǒng)混沌映射的耦合可以有效改善一維混沌映射的混沌特性。利用這種一維混沌映射作為耦合系數(shù)的迭代函數(shù)，可以構(gòu)造出具有更好時空混沌特性的耦合映射格子模型，進(jìn)而提高混沌映射在信息加密算法中應(yīng)用的初值敏感性和偽隨機(jī)性?；谶@種混沌映射設(shè)計的信息加密算法的安全性值得信賴。

5、目前，還缺少一種信息傳輸方法，將邏輯映射、余弦映射和反余切映射結(jié)合起來，將余弦函數(shù)和反余切函數(shù)分別取代了經(jīng)典邏輯映射的變量，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的混沌動力學(xué)特性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于時空混沌的區(qū)塊鏈信息安全傳輸方法，方便信息安全傳輸。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)發(fā)明目的：

3、一種基于時空混沌的區(qū)塊鏈信息安全傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、s1：構(gòu)造基于邏輯函數(shù)、余弦函數(shù)和反余切函數(shù)三個函數(shù)復(fù)合得到的混沌函數(shù)，并將其命名為邏輯-余弦-反余切映射，即lcac映射；

5、s2：結(jié)合lcac映射和耦合映射格子時空混沌模型，得到lcac-cml模型；

6、s3：構(gòu)造基于lcac-cml模型的密碼系統(tǒng)，包括信息加密算法及信息解密算法；

7、s4：構(gòu)造基于時空混沌的區(qū)塊鏈密文傳輸系統(tǒng)。

8、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述s1的具體步驟為：

9、s11：邏輯函數(shù)作為經(jīng)典混沌映射，其表達(dá)式如下：

10、（1）

11、其中：為混沌映射的迭代變量；

12、為混沌參數(shù)；

13、s12：將公式?(1)?中的兩個項 x分別替換為余弦函數(shù)和反余切函數(shù)，得到下式：

14、（2）

15、s13：一方面對項的進(jìn)行倍數(shù)提升，另一方面使用余數(shù)運(yùn)算對函數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)化到區(qū)間(0，1)之內(nèi)，即可得到?lcac?映射如下：

16、（3）

17、其中：mod為取余運(yùn)算；

18、為項的參數(shù)。

19、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，對lcac映射進(jìn)行分析：

20、s14：李亞普諾夫指數(shù)分析；

21、李雅普諾夫指數(shù)值的計算公式為：

22、（4）

23、其中：為被測函數(shù)；

24、為變量序列的各個變量；

25、s15：分岔圖分析；

26、新提出的?lcac?映射中參數(shù)α在(0.15，+∞)的取值可使?lcac?映射處于混沌狀態(tài)；

27、s16:信息熵分析；

28、信息熵的計算公式如下式所示：

29、（5）

30、其中：是信息源；

31、是的概率。

32、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述s2的具體步驟為：

33、s21：經(jīng)典時空混沌模型用?cml?模型表示如下：

34、（6）

35、其中： μ為的混沌參數(shù)；

36、s22：在上述模型的基礎(chǔ)上，將耦合系數(shù) e改為動態(tài)的耦合系數(shù)函數(shù)的設(shè)計可很好地增強(qiáng)模型的時空混沌性，這一類時空混沌模型可描述為：

37、（7）

38、其中：函數(shù)為控制耦合系數(shù) e迭代的函數(shù)；

39、s23：將lcac映射應(yīng)用到耦合系數(shù) e的動態(tài)迭代中，作為耦合系數(shù)的迭代函數(shù)，設(shè)計出一個新的時空混沌模型-lcac-cml模型，如下：

40、（8）

41、隨著模型迭代次數(shù)的增加，時空混沌模型中單個格點耦合處的系數(shù)將從?lcac映射依次迭代而來。

42、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，基于lcac-cml模型的信息加密算法的具體步驟如下：

43、s311：用列優(yōu)先遍歷法讀入信息數(shù)據(jù)并表示為矩陣p，進(jìn)而計算出信息數(shù)據(jù)的寬度并以m表示和信息數(shù)據(jù)的高度并以n表示；

44、s312：使用hash函數(shù)?sha-512生成?128?位的十六進(jìn)制數(shù)的密鑰字符串；

45、s313：由計算出參數(shù)，如下所示：

46、（9）

47、其中：表示異或運(yùn)算；

48、s314：進(jìn)一步地，計算出

49、（10）

50、s315：設(shè)定時空混沌模型參數(shù)中l(wèi)cac-cml的格子數(shù)設(shè)定為 k1+ k2；

51、s316：設(shè)定時空混沌模型的迭代時間設(shè)為 k3+mn，以此確保刪除前段的 k3長度序列后使用的混沌序列均處于混沌狀態(tài)；

52、s317：設(shè)定時空混沌模型的初始耦合系數(shù) e設(shè)為 k4，α設(shè)為 k5， μ設(shè)為 k6；

53、s318：用新提出的lcac-cml模型得到mn長度的 k1+ k2個混沌序列，并選定格子編號為 k1的混亂序列c1和格子編號為 k2的混沌序列?c2；

54、s319：從c1中獲取原始向量中排序后備元素位置的索引向量s，用s重新排列信息 p的像素，并將重新排列后的信息記為；

55、s3110：用第二個混沌序列c2對進(jìn)行擴(kuò)散，得到擴(kuò)散信息，如下所示：

56、（11）

57、（12）

58、s3111：將加密向量的列先遍歷法重構(gòu)為信息矩陣，并輸出加密后的信息矩陣。

59、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，可通過以下步驟實現(xiàn)lcac-cml信息解密算法：

60、按列優(yōu)先遍歷法讀取待解密的信息數(shù)據(jù)，并計算出信息數(shù)據(jù)的寬度和高度；

61、s322：輸入密鑰字符串；

62、s323：由計算出參數(shù)；

63、s324：進(jìn)一步地，計算出；

64、s325：設(shè)定時空混沌模型參數(shù)中l(wèi)cac-cml的格子數(shù)設(shè)定為 k1+ k2；

65、s326：設(shè)定時空混沌模型的迭代時間設(shè)為 k3+mn，以此確保刪除前段的 k3長度序列后使用的混沌序列均處于混沌狀態(tài)；

66、s327：設(shè)定時空混沌模型的初始耦合系數(shù) e設(shè)為 k4，α設(shè)為 k5， μ設(shè)為 k6；

67、s328：用新提出的lcac-cml模型得到mn長度的 k1+ k2個混沌序列，并選定格子編號為 k1的混亂序列c1和格子編號為 k2的混沌序列?c2；

68、s329：用第二個混沌序列c2對進(jìn)行逆擴(kuò)散處理，得到如下的逆擴(kuò)散信息：

69、（13）

70、s3210：從c1中獲取原始向量中排序后備元素位置的索引向量s，用s對信息的像素進(jìn)行逆置亂，并將逆置亂后的信息記為；

71、s3211：將按列先遍歷法重構(gòu)為信息矩陣，并輸出解密后的信息；

72、通過上述步驟，可以用加密過程中的相同密鑰串解密得到明文信息。

73、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，基于時空混沌的區(qū)塊鏈密文傳輸系統(tǒng)的步驟如下：

74、s41：alice使用基于lcac-cml模型的信息加密方法獲取加密信息和密鑰串；

75、s42：alice計算加密信息的哈希值；

76、s43：alice上傳自己的賬戶哈希值、用于加密的密鑰字符串、加密信息的哈希值以及有解密權(quán)限的用戶的賬戶；

77、s44：區(qū)塊鏈的智能節(jié)點將密文哈希值、傳輸時間、加密用戶的賬戶哈希值、解密用戶和區(qū)塊頭信息寫入新區(qū)塊；

78、s45：alice將加密后的信息傳輸給bob；

79、s46：bob收到密文信息后，將bob的賬戶哈希值上傳到區(qū)塊鏈；

80、s47：智能節(jié)點收到?bob的賬戶哈希值后，計算alice上傳的解密用戶對應(yīng)的哈希值；

81、s48：區(qū)塊鏈節(jié)點對照步驟7中的兩個哈希值，進(jìn)行解密用戶身份核對；

82、s49：通過身份核對后，區(qū)塊鏈智能節(jié)點將密鑰字符串發(fā)送給bob。

83、s410：bob使用基于lcac-cml模型的密碼系統(tǒng)和智能節(jié)點發(fā)送的密鑰串對密文信息進(jìn)行解密，得到明文信息。

84、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

85、1、本發(fā)明可以實現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的安全密文信息傳輸。通過這樣的區(qū)塊鏈工作流程設(shè)計，消除了密文信息傳輸過程中密鑰傳輸?shù)男孤?。既保證了密鑰的安全性，又維護(hù)了密文信息發(fā)送方和接收方之間的安全傳輸。此外，新提出的加密模型的應(yīng)用前景也得到了提升。

86、2、本發(fā)明新提出的一維的邏輯-余弦-反余切-混沌映射由余弦函數(shù)和反余切函數(shù)組成，分別取代了邏輯映射中的兩次出現(xiàn)的變量，從而改善了新的一維混沌映射的動力學(xué)特性。將耦合映射格子模型中控制耦合系數(shù)與該混沌映射進(jìn)行迭代，構(gòu)建出性能更佳的時空混沌模型?；谛绿岢龅臅r空混沌模型構(gòu)建的信息加密方案依托區(qū)塊鏈智能合約的權(quán)限管理功能設(shè)計了密鑰傳輸方案，同時實現(xiàn)了加密算法的安全性和密鑰傳輸?shù)目煽啃?。實驗結(jié)果有力地證明了所提出的加密系統(tǒng)能夠確保穩(wěn)健的安全性。這項研究為確保加密信息的保密性和完整性提供了一種新穎而有效的解決方案，解決了數(shù)字時代信息安全性日益受到關(guān)注的問題。