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数字签名不仅可以防止交易的发送方否认交易内容,还可以防止接收者伪造、篡改交易内容,更可以抵御网络黑客攻击交易内容。为了保证消息在传输的过程中不被冒认、截取等,需要对交易消息进行签名。混沌具有密码的特性,本文尝试把混沌序列应用于数字签名之中,设计实现了一个在Windows XP平台上,对电子邮件进行签名验证的系统。设计的签名邮件可以在PC机之间进行邮件传递并验证邮件,达到了预期的效果。本文所研究内容主要分为以下三部分:(1)构造一个新的对数混沌系统。为设计复杂的混沌系统,基于Chen系统设计一个对数混沌系统的数学模型,对其动力学特性进行理论和仿真分析,对其混沌序列的随机性进行NIST测试。分析和测试结果表明,与Chen混沌系统相比,对数混沌系统提高了参数的密钥空间,其数字混沌序列具有更好的随机性。设计实现对数运算电路和对数混沌电路,电路实验进一步证明对数混沌系统在实际应用中的可行性。(2)混沌Hash函数设计。混沌Hash函数的设计理念基础是,将任意长度的消息使用混沌方程进行迭代,最终获得固定长度的Hash值。采用欧拉法对对数混沌系统进行量化,获得离散迭代方程。利用另一混沌迭代方程对消息内容进行数学运算,并将结果作为离散对数方程的初值进一步迭代,获得消息摘要。在对所有消息内容运算后,使用对数混沌系统对其进行扩散,增加Hash值对消息内容的敏感度。哈希运算的密钥空间既包含迭代初值,又有相应混沌系统的参数。实验结果表明,混沌Hash算法在保密方面性能良好,对消息内容也很敏感。(3)混沌数字签名系统设计。结合对数混沌系统、混沌Hash函数以及RSA加密算法,设计实现一种数字签名系统,并将其用于对电子邮件进行签名验证。发送者将邮件内容通过Hash函数计算得到定长的Hash摘要,并用RSA加密算法对Hash摘要以及对数混沌参数进行加密得到摘要签名,与邮件内容一起通过网络传输给接收者。接收者接收到邮件后,用混沌参数对邮件内容进行计算,得到新的Hash摘要,并与解密后的摘要进行比较验证。在系统的实现过程中,采用MFC对邮件界面进行搭建,采用VC++对签名行为进行编写。安全电子邮件中的数字签名在保持原RSA加密算法的速度基础上,增加了密钥空间,提高了数字签名的安全性。实验证明该数字签名系统可以在电子邮件签名中正常使用,达到了预期签名设计效果。