第三章流密碼-展示頁
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【正文】 安 全 信 道 kI ? 核心問題是密鑰流生成器的設(shè)計 。2022/8/17 1 第三章 流密碼 一、流密碼的基本概念 二、線性反饋移位寄存器序列 三、非線性序列 2022/8/17 2 一、流密碼的基本概念 2022/8/17 3 流密碼的基本概念 ? 流密碼是將明文劃分成字符 (如單個字母 )，或其編碼的基本單元 (如 0, 1數(shù)字 )，字符分別與密鑰流作用進(jìn)行加密，解密時以同步產(chǎn)生的同樣的密鑰流實現(xiàn)。 ? 流密碼強度完全依賴于密鑰序列的 隨機性 (Randomness)和 不可預(yù)測性 (Unpredictability)。 ? 保持收發(fā)兩端密鑰流的精確同步是實現(xiàn)可靠解密的關(guān)鍵技術(shù) 。 Eki(mi) 2022/8/17 5 流密碼的框圖 ? 消息流 ： m=m1m2… mi， 其中 mi?M。 ? 密鑰流： {ki}， i?0。 但需要無限存儲單元和復(fù)雜的 輸出邏輯函數(shù) f。 ? 加法流密碼： ci=Eki(mi)=mi ?ki 2022/8/17 6 有限狀態(tài)自動機 FA (Finite state Automaton) ? 具有離散輸入和輸出（輸入集和輸出集均有限）的一種數(shù)學(xué)模型 ? 有限狀態(tài)集 S={si|i=1,2,…, l} ? 有限輸入字符集 X={ Xi|i=1,2,…, m} ? 有限輸出字符集 Y={ Yk|k=1,2,…, n} ? 轉(zhuǎn)移函數(shù) ? Yj＝ f 1(sj ,Xj) ? Sj+1 ＝ f 2(sj ,Xj) 第 j時刻輸入 Xj X ， 輸出 Yj Y ? ?2022/8/17 7 例 21 ? S={s1,s2,s3},X={x1, x2,x3},Y=(y1,y2,y3) ? 轉(zhuǎn)移函數(shù) 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 2022/8/17 8 FA的狀態(tài)圖表示 若輸入為x1x2x1x3x3x1 初始狀態(tài) s1 輸出為y1y1y2y1y3y1 2022/8/17 9 作為 FA的密鑰流產(chǎn)生器 ? 同步流密碼的密鑰流產(chǎn)生器可看為一個參數(shù)為 k的 FA ? 輸出集 Z，狀態(tài)集 Σ ，狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù) φ 和輸出函數(shù) ψ ，初態(tài) ?0 ? 設(shè)計的關(guān)鍵是 φ 和 ψ φ ?i ψ k k k zi 2022/8/17 10 作為 FA的密鑰流產(chǎn)生器 ? 具有非線性的 φ的 FA理論很不完善，通常采用線性 φ以及非線性的 ψ ? 可將此類產(chǎn)生器分為驅(qū)動部分和非線性組合部分。 ? 特點： ? 對于明文而言 ， 這類加密變換是 無記憶的 。 ? 只有保持兩端精確同步才能正常工作 。 一般在有限的 n級存儲下將與 mi1,… ,min有關(guān) 。 2022/8/17 14 流密碼的分類 n級移存器 n 級移存器 … … … … ki f f ki ki ki mi Eki() mi 2022/8/17 15 序列的偽隨機性 ? 周期 序列 {ki}i?0， 使 對所有 i， ki+p=ki 成立的的最小整數(shù) p ? 長為 l的串 (run) (kt , kt+1… kt+l 1) 序列 {ki}的一個周期中 ， kt1?kt=kt+1=…= kt+l 1? kt+l 例：長為 l的 1串和長為 l的 0串 ： ???? ?????? ?? 10001,01110.ll2022/8/17 16 序列的偽隨機性 ? 周期自相關(guān)函數(shù) 周期為 p的序列 {ki}i?0， 其周期自相關(guān)函數(shù) R(j)=(A－ D)/p ， j=0, 1, … 式中 ， A=?{0?ip|： ki=ki+j}?， D=?{0?ip： ki?ki+j}?。 2022/8/17 18 Golomb隨機性假設(shè)－ PN序列 G1． 若 p為偶 ， 則 0, 1出現(xiàn)個數(shù)相等 ， 皆為 p/2。 G2． 長為 l的串占 1/2l， 且 “ 0” 串和 “ 1” 串個數(shù)相等或至多差一個 。 這與白噪聲的自相關(guān)函數(shù) (?函數(shù) )相近 ，
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