第三章 流密码.ppt

第三章流密码
一、流密码的基本概念
二、线性反馈移位寄存器序列
三、非线性序列
2018/3/17
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一、流密码的基本概念
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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。
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流密码的框图
kI 安全信道 kI
··· ···
KG KG

ki ki
mi ci ci mi
Eki(mi) ··· Eki(mi)
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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
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有限状态自动机FA(Finite state Automaton)
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
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例2-1
S={s1,s2,s3},X={x1, x2,x3},Y=(y1,y2,y3)
转移函数
f1
x1
x2
X3
s1
s2
s3
y1
y2
y3
y3
y1
y2
y2
y3
y1
f2
x1
x2
X3
s1
s2
s3
s2
s3
s1
s1
s2
s3
s3
s1
s2
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FA的状态图表示
若输入为x1x2x1x3x3x1
初始状态s1
输出为y1y1y2y1y3y1
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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
φ
i
ψ
k
k
k
zi
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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
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