杂凑算法往往具有很高的杂凑速率,如MD_x(x版本的杂凑算法),SHA(数据杂凑标准)等。一个自然的问题是能否利用快速安全的杂凑算法构造相应的分组加密算法呢?本文把这个问题称为杂凑算法的对偶问题,本文试图用现有的结果证明给定一个安全快速的杂凑算法可以构造一个安全快速的分组加密算法。

密码卡在信息安全领域发挥着重要作用，但当前密码卡存在性能不足的问题，难以满足高速网络安全服务的需要。该文提出一种基于MIPS64多核处理器的高速PCIe密码卡的设计与系统实现方法，支持SM2/3/4国产密码(GM)算法以及RSA, SHA, AES等国际密码算法，系统包括硬件模块，密码算法模块，主机驱动模块和接口调用模块；对SM3的实现提出一种优化方案，性能提升了19%；支持主机以Non-Blocking方式发送请求，单进程应用即可获得密码卡满载性能。该卡在10核CPU下SM2签名和验证速度分别为18000次/s和4200次/s, SM3杂凑速度2200 Mbps, SM4加/解密速度8/10 Gbps，多项指标达到较高水平；采用1300 MHz主频16核CPU时，SM2/3的性能指标提高1倍，采用48核CPU时SM2签名速度可达到10⁵次/s。

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题，该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先，提出一种改进型无限折叠混沌映射，拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后，结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法，生成加密算法的密钥流，提升算法的明文敏感性。然后，利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码，实现DNA动态编码，解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后，使用混沌序列完成进一步混沌加密，从而彻底混淆原始像素信息，增加加密算法的随机性与复杂性，得到密文图像。实验结果表明，该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

为了解决光学加密技术中混沌序列分布不均匀，抗选择明文攻击能力弱以及菲涅尔域双随机相位编码系统对第1个衍射距离不敏感等问题，该文基于螺旋相位变换和新型广义Fibonacci混沌系统，提出一种光学图像加密算法。在菲涅尔域的双随机相位编码中对明文图像进行相位编码和螺旋相位变换，克服系统对第1块随机模板和衍射距离不敏感的缺陷，提高光学密钥敏感性。添加安全图像与明文进行加权干涉，进一步提高光学密钥敏感性和密钥维度。构造可产生均匀混沌序列的广义Fibonacci混沌系统生成随机模板，解决密钥体积过大分发传递困难问题，克服Logistic混沌分布不均匀的缺点，提高密钥传输效率及密钥敏感性。同时用明文哈希值SHA-256生成混沌初值和螺旋相位变换参数，使得密钥流随明文自适应变化，达到“一次一密”的效果，提高算法抵抗选择明文攻击能力和明文敏感性，雪崩效应更强。实验对比表明该算法明文及密钥敏感性高，密钥空间大，鲁棒性好，能有效抵御各种攻击，是一种高安全性的光学图像加密方法。