文档介绍：第二章流密码
明文组:
密文组:
利用密钥k产生一个密钥流
流密码的基本思想是利用密钥k产生密钥流
密钥流由密钥流发生器产生:
这里是加密器中的记忆元件(存贮器)在时刻的状态, 是由密钥确定的函数。
根据加密器中的记忆元件的存贮状态是否依赖于明文字符,流密码可进一步分成同步和自同步两种。将独立于明文字符的叫同步流密码,否则称为自同步流密码。但是由于自同步流密码的密钥流的产生与明文有关,因而较难从理论上进行分析。目前大多数研究成果都是关于同步流密码的。
1. 同步流密码
同步流密码的加密器分成密钥流产生器和加密变换两个部分。同步流密码的加密变换有多种选择,只要能够保证变换的可逆性就可。
在实际中,二元加法流密码是目前最为常用的流密码,其加密变换为。
加法流密码体制模型
+
+
滚动密钥生成器
滚动密钥生成器
安全信道
加密算法
解密算法
因此,同步流密码设计的主要目标是设计出一个滚动密钥生成器,使得密钥经其扩展成的密钥流序列具有如下性质:极大的周期、良好的统计特性、抗线性分析、抗统计分析。
密钥产生器由一个输出符号集、一个状态集、一个状态转移函数、一个输出函数以及一个初始状态组成。
设计的关键在于找出合适的状态转移函数和输出函数使得输出的密钥流序列满足应有的性质,并要求在设备是节省的和容易实现的。
2. 密钥流产生器
密钥流生成器
当状态转移函数为非线性时,相应的密钥流生成器的分析受到很大的限制。而采用线性的状态转移函数和非线性的输出函数时,将能够进行深入的分析并得到好的生成器。因此将此类生成器分成驱动部分和非线性组合部分。驱动部分控制生成器的状态转移,同时为非线性部分提供统计性能好的序列,而非线性部分利用这些序列组合出满足要求的密钥流序列。
密钥流生成器的分解
驱动子
程序
非线性
组合子
系统
目前最为流行和使用的密钥流产生器中,其驱动部分时由一个或多个线性反馈移位寄存器组成。如:
常见的两种密钥流产生器
LFSR
F
LFSRn
LFSR2
LFSR1
F
移位寄存器是产生密钥流的主要组成部分。GF(2)是上的一个n级反馈移位寄存器是由n个二元寄存器和一个反馈函数组成。
n级反馈移位寄存器
输出序列
线性反馈移位寄存器LFSR