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序列密碼體制ppt課件(已修改)

2025-05-11 00:59 本頁面
 

【正文】 應 用 密 碼 學張仕斌張仕斌 萬武南萬武南 張金全張金全 孫宣東編著孫宣東編著西安電子科技大學出版社二 00九年 十二 月Date 1第第 4章章 序列密碼體制序列密碼體制Date 2知識點:知識點:◇ 密 碼 學中的隨機數◇ 序列密 碼 的概念◇ 線 性反 饋 移位寄存器◇ 非 線 性序列 簡 介◇ 常用序列密 碼◇ 序列密 碼 的 應 用Date 3密碼學中的隨機數密碼學中的隨機數 在密碼學都要涉及到隨機數?因為許多密碼系統(tǒng)的安全性都依賴于隨機數的生成,例如 DES加密算法中的密鑰, RSA加密和數字簽名中的素數。 隨機數的使用 序列密碼的保密性完全取決于密鑰的隨機性。 如果密鑰是真正的隨機數,則這種體制在理論上就是不可破譯的。 但這種方式所需的密鑰量大得驚人,在實際中是不可行的。 目前一般采用偽隨機序列來代替隨機序列作為密鑰序列,也就是序列存在著一定的循環(huán)周期。 這樣序列周期的長短就成為保密性的關鍵。如果周期足夠長,就會有比較好的保密性。 現在周期小于1010的序列很少被采用,周期長達 1050的序列也并不少見。 Date 4 何謂偽隨機數生成器( PRNG)? 假定需要生成介于 1和 10之間的隨機數,每一個數出現的幾率都是一樣的。 理想情況下,應生成 0到 1之間的一個值,不考慮以前值,這個范圍中的每一個值出現的幾率都是一樣的,然后再將該值乘以 10。 由任何偽隨機數生成器返回的數目會受到 0到 N之間整數數目的限制。 因為常見情況下,偽隨機數生成器生成 0 到 N 之間的一個整數,返回的整數再除以 N。 可以得出的數字總是處于 0 和 1 之間。 對生成器隨后的調用采用第一次運行產生的整數,并將它傳給一個函數,以生成 0 到 N 之間的一個新整數,然后再將新整數除以 N 返回。 偽 隨機數 產 生器Date 5 目前,常見隨機數發(fā)生器中 N是 232–1(大約等于 40億),對于 32位數字來說,這是最大的值。 但在密碼學領域, 40億個數根本不算大! 偽隨機數生成器將作為 “ 種子 ” 的數當作初始整數傳給函數。 由偽隨機數生成器返回的每一個值完全由它返回的前一個值所決定。因此,最初的種子決定了這個隨機數序列。 如果知道用于計算任何一個值的那個整數,那么就可以算出從這個生成器返回的下一個值。 偽隨機數生成器是一個生成完全可預料的數列(稱為流)的確定性程序。 一個編寫得很好的的 PRNG可以創(chuàng)建一個序列,而這個序列的屬性與許多真正隨機數的序列的屬性是一樣的。 例如:( 1) PRNG可以以相同幾率在一個范圍內生成任何數字;( 2) PRNG 可以生成帶任何統(tǒng)計分布的流;( 3)由 PRNG生成的數字流不具備可辨別的模。 Date6基于密碼算法的隨機數產生器 1.使用軟件方法的隨機數產生器 一個常用的隨機數產生器是屬于線形擬合生成器一類的。 這類生成器相當普遍,它們采用很具體的數學公式:Xn+1=(aXn+b)modc即第 n+1個數等于第 n個數乘以某個常數 a, 再加上常數 b。如果結果大于或等于某個常數 c, 那么通過除以 c, 并取它的余數來將這個值限制在一定范圍內。 注意: a、 b和 c通常是質數。 2.使用硬件方法的隨機數產生器 目前生成隨機數的幾種硬件設備都是用于商業(yè)用途。 得到廣泛使用的設備是 ComScireQNG, 它是使用并行端口連接到 PC的外部設備,它可以在每秒鐘生成 20,000位,這對于大多數注重安全性的應用程序來說已經足夠了。 另外 Intel公司宣布他們將開始在其芯片組中添加基于熱能的硬件隨機數發(fā)生器,而且基本上不會增加客戶的成本。迄今為止,已經交付了一些帶有硬件 PRNG的 CPU。 Date 7偽隨機數的評價標準 ( 1)看起來是隨機的,表明它可以通過所有隨機性統(tǒng)計檢驗。 現在的許多統(tǒng)計測試 。它們采用了各種形式,但共同思路是它們全都以統(tǒng)計方式檢查來自發(fā)生器的數據流,嘗試發(fā)現數據是否是隨機的。 確保數據流隨機性的最廣為人知的測試套件就是 GeeMarsaglia的 DIEHARD軟件包(請參閱 pub/diehard/)。 另一個適合此類測試的合理軟件包是 pLab( 請參閱 ( 2) 它是不
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