基于直流電機(jī)的小車運(yùn)動控制設(shè)計

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)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

2、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：（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）直接存取軍用矢量數(shù)字海圖格式允許軟件直接從存貯介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)。（5）支持點、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

3、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

4、應(yīng)，注記文件不具有獨立的文件類型，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、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100 bits，它包含了文件代碼

5、、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、坐標(biāo)對數(shù)。二、非線性組合混沌流密碼設(shè)計由于電子海圖數(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，采用非線性組合混沌流密碼體制對其進(jìn)行 HYPERLINK /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P1 P2 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

6、驅(qū)動序列Y1Y2YN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PI P2PJiv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. 999 99的隨機(jī)數(shù)，參數(shù)選擇范圍定義在3. 56994 3. 99999的隨機(jī)數(shù)。由于Logistic映射生成器的研究比較充分，因此重點給出非線性組合生成器的設(shè)計方法，很容易用“窮舉法”得到同時滿足一定 HYPERLINK /blog/820-wangluomimaanquanjiqiao.html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)實的所以可以選擇用

7、“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)=yp（x）+r(x)的構(gòu)造方法可以實現(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)(nm)，r（x）和P（x），(=1.2，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=I00,I01,I11，Imn中包含2m-n個函數(shù)，設(shè)：由式（1）定義的函數(shù)f是G(2m)上的平衡k階相關(guān)免疫函數(shù)，其中k是滿足下述條件的整數(shù):式中：=2m-n，的二進(jìn)制表示為（1

8、，2，m-n）；p(x)=P1（x），P2（x）p（x），w（p（x）表示p(x)的漢明重量；y*p(x)表示y與P（x）的點積。三、軍用矢量數(shù)字海圖格式數(shù)據(jù)文件加密方法根據(jù)上述對軍用矢量數(shù)字海圖格式數(shù)據(jù)格式的研究，可知這是一個沒有拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，空間信息按照一定的格式逐條存入記錄，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)文件加密時不必考慮數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系。對于空間地理信息的數(shù)據(jù)，最重要的是空間位置信息，因此只要對空間位置進(jìn)行加密，就使得數(shù)據(jù)入侵者即便知道數(shù)據(jù)的交換格式，也不能得到正確的空間位置信息，即要素的位置與屬性對應(yīng)關(guān)系已經(jīng)被打亂，變成無用的信息，另外，根據(jù)要素的特點，可以分為點狀、線狀、多邊形，等但是無

9、論哪種要素，都是用特殊點來表示的，因此加密時只要把特殊點的位置信息讀取出來，然后用前述的序列 HYPERLINK /blog/category/jiamisuanfa加密算法產(chǎn)生的密鑰進(jìn)行逐位異或處理，從而實現(xiàn)數(shù)字海圖文件加密，由于每個圖形文件的長度不同，而且存儲的要素信息不同，加密之前要計算需要加密的明文的長度，以便產(chǎn)生相同長度的密鑰。由于海圖文件是按圖層分別存儲的，所以加密時應(yīng)該分別處理，加密流程如圖4所示，根據(jù)文中方法，可以獲得加密的海圖文件，加密后文件中的海圖空間位置信息已經(jīng)被打亂，如圖5所示。這里只對存儲水深這一層信息文件soudptp. shp進(jìn)行加密處理，雖然可以打開海圖文件，但

10、是水深要素的信息已經(jīng)無法找到正確的位置顯示，因此就失去了地理信息的物理意義，達(dá)到了海圖 HYPERLINK /文件加密的效果。四、電子海圖系統(tǒng)信息安全解決方案1、數(shù)據(jù)保護(hù)方案的用戶關(guān)系解決電子海圖系統(tǒng)的安全問題，不僅需要考慮技術(shù)層面的數(shù)據(jù)文件加密問題，而且必須充分考慮不同用戶之間的角色。只有構(gòu)建一個合理的管理流程，采用安全的信息技術(shù)，才能有效地保障數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。文中提出的數(shù)據(jù)保護(hù)方案的用戶關(guān)系如下：（1）數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者( data protection schemeadministrator)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的維護(hù)和協(xié)調(diào)，數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者一職應(yīng)該由數(shù)字海圖數(shù)據(jù)的最高管

11、理者擔(dān)任。數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者負(fù)責(zé)控制加入保護(hù)方案的會員資格并確保所有的參與者都按照既定的規(guī)程操作，維護(hù)用于實施整個數(shù)據(jù)保護(hù)方案的頂級密鑰，并且是唯一可以給其他該保護(hù)方案的參與者頒發(fā)認(rèn)證書的機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者還是與該保護(hù)方案有關(guān)的所有文檔的管理者。（2）數(shù)據(jù)服務(wù)端數(shù)據(jù)服務(wù)端按照在數(shù)據(jù)保護(hù)方案中規(guī)定的規(guī)程和方法進(jìn)行加密和簽署電子海圖數(shù)據(jù)信息。海軍海圖出版社就是數(shù)據(jù)服務(wù)端的例子，它具有數(shù)字海圖生產(chǎn)與發(fā)行的職能。（3）數(shù)據(jù)客戶端數(shù)據(jù)客戶端是電子海圖( electrontc navigationchart，ENC)信息的使用者并從數(shù)據(jù)服務(wù)端接收到受保護(hù)的信息數(shù)據(jù)客戶端按照數(shù)據(jù)保護(hù)方案規(guī)定的規(guī)程要負(fù)

12、責(zé)ENC HYPERLINK /blog/869-jiamiyushuziqianming.html數(shù)字簽名的鑒定和ENC信息的解密。鑒定和解密過程由數(shù)據(jù)客戶端的應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。擁有電子海圈系統(tǒng)使用權(quán)的航海人員就是數(shù)據(jù)客戶端的例子，數(shù)據(jù)保護(hù)方案并沒有妨礙電子海圖發(fā)行部門向他們的客戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。（4）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)商數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者給系統(tǒng)開發(fā)商提供唯一的開發(fā)商密鑰和標(biāo)識（OEM_KEY和OEM_ID），應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)商也應(yīng)該向每一個可唯一識別的最終用戶安裝能夠提供可靠安全機(jī)制的軟件系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)保護(hù)方案要求每一個安裝都要有唯一的硬件標(biāo)識( HW_ID)。2、ENC數(shù)據(jù)管理操作流程文中提出的保護(hù)方案只加密軍用矢量數(shù)字海圖格式交換集中的ENC數(shù)據(jù)文件，這些文件包含個體圖形單元文件和更新文件，每幅單獨的ENC單元圖形文件使用一個單元密鑰種子產(chǎn)生的密鑰加密。該密鑰也用于加密所有的由該ENC文件產(chǎn)生的更新文件。單元密鑰種子以單元許可的形式傳送給數(shù)據(jù)客戶端。從圖6給出的操作流程可知，應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)商在為用戶安裝電子海圖系統(tǒng)時，必須指定唯一的硬件標(biāo)識HW_ID，同時向數(shù)據(jù)保護(hù)方案管理者登記該標(biāo)識，應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)商還必須使用自己的開發(fā)商密鑰OEM_KEY和標(biāo)識OEM_ID。根據(jù)HW_ID標(biāo)識生成用戶許可，用