密码学第节.pptVIP

第二章 流密码 一、流密码的基本概念 二、线性反馈移位寄存器序列 三、B-M综合算法 四、非线性序列 一、流密码的基本概念  流密码的基本概念 流密码是将明文划分成字符(如单个字母)，或其编码的基本单元(如0, 1数字)，字符分别与密钥流作用进行加密，解密时以同步产生的同样的密钥流实现。 流密码强度完全依赖于密钥序列的随机性(Randomness)和不可预测性(Unpredictability)。 核心问题是密钥流生成器的设计。 保持收发两端密钥流的精确同步是实现可靠解密的关键技术。 流密码的框图 流密码的框图 消息流：m=m1m2…mi，其中mi?M。 密文流：c=c1c2…ci…=Ek1(m1)Ek2(m2)… Eki(mi)…，ci?C。 密钥流：{ki}，i?0。 一个完全随机的非周期序列，可以实现一次一密体制。但需要无限存储单元和复杂的输出逻辑函数f。?i是第i时刻密钥流生成器的内部状态，以存储单元的存数矢量描述。 加法流密码： ci=Eki(mi)=mi ?ki 有限状态自动机FA(Finite state Automation) 具有离散输入和输出（输入集和输出集均有限）的一种数学模型 有限状态集S={si|i=1,2,…,l} 有限输入字符集X={ Xi|i=1,2,…,m} 有限输出字符集Y={ Yk|k=1,2,…,n} 转移函数 Yj＝f 1(sj ,Xj) Sj+1 ＝f 2(sj ,Xj)　　第j时刻输入Xj　 　X ，输出Yj　　Y 　 例2-1 S={s1,s2,s3},X={x1, x2,x3},Y=(y1,y2,y3) 转移函数 FA的状态图表示 作为FA的密钥流产生器 同步流密码的密钥流产生器可看为一个参数为k的FA 输出集Z，状态集Σ，状态转移函数φ和输出函数ψ，初态?0 设计的关键是φ和ψ 作为FA的密钥流产生器 具有非线性的φ的FA理论很不完善，通常采用线性φ以及非线性的ψ 可将此类产生器分为驱动部分和非线性组合部分。 驱动部分控制状态转移 非线性组合部分提供统计特性良好的序列 两种常见的密钥流产生器 流密码的分类 同步流密码SSC(Synchronous Stream Cipher)： ?i与明文消息无关，密钥流将独立于明文。 特点： 对于明文而言，这类加密变换是无记忆的。但它是时变的。 只有保持两端精确同步才能正常工作。 对主动攻击时异常敏感而有利于检测 无差错传播(Error Propagation) 流密码的分类 自同步流密码SSSC(Self-Synchronous Stream Cipher) ?i依赖于(kI,?i-1,mi)，使密文ci不仅与当前输入mi有关，而且由于ki对?i的关系而与以前的输入m1, m2 ,…,mi-1有关。一般在有限的n级存储下将与mi-1,…,mi-n有关。 优点：具有自同步能力，强化了其抗统计分析的能力 缺点：有n位长的差错传播。 流密码的分类 n级移存器 n 级移存器 … … … … ki f f ki ki ki mi Eki(·) ci ci Dki(·) mi 序列的伪随机性 周期 序列{ki}i?0，使 对所有i，ki+p=ki 成立的的最小整数p 长为l的串(run) (kt , kt+1…kt+l -1) 序列{ki}的一个周期中， kt-1?kt=kt+1=…=kt+l -1? kt+l 例：长为l的1串和长为l的0串：