文档介绍：对称密钥密码 12 对称密钥密码对称密钥密码 2对称密钥密码?流密码(Stream Ciphers) ?根据’一次一密‘获得?密钥相对较短?密钥被扩展为更长的密钥流( keystream ) ? Keystream 被用做一次一密的密钥?只用到了混淆?分组密码( Block cipher) ?根据‘电码本密码’获得?分组密码密钥决定电码本?每个密钥生成一个不同的电码本?混淆和扩散都得到利用对称密钥密码 3流密码 Stream Ciphers 对称密钥密码 4流密码?现在已不如分组密码流行?本节讨论一种流密码? A5/1 ?基于线性移位寄存器(硬件实现) ?用于 GSM 移动通信系统对称密钥密码 5流密码原理?流密码使用 n比特长的密钥 K,并将其扩展为更长的密钥流。?将密钥流与明文做异或运算, 得到密文 C。?密钥流的使用方法与一次一密中的密钥相同。?解密时将密文与密钥做异或运算得到明文。?函数可表示为 StreamCipher(K )=S ?K是密钥, S是和一次一密中对等的密钥流对称密钥密码 6 A5/1 原理 1 ? A5/1 使用 3个线性移位寄存器( LFSR) ?寄存器 X : 19 bits (x 0,x 1,x 2,…,x 18) ?寄存器 Y : 22 bits (y 0,y 1,y 2,…,y 21) ?寄存器 Z : 23 bits (z 0,z 1,z 2,…,z 22) ?三个寄存器共有 64 bits ?密钥 K采用 64 bits 。初始时密钥 K被载入 3个寄存器对称密钥密码 7 A5/1 原理 2 ?对每一步做: m = major( x 8, y 10, z 10) ? Major (多数) 函数定义: major(0 ,1,0) = 0 and major(1 ,1,0) = 1 ?如果 x 8 = m那么 X寄存器进行移位运算?t = x 13?x 16?x 17?x 18 ?x i = x i?1 for i = 18,17, …,1 and x 0 = t ?如果 y 10 = m那么 Y寄存器进行移位运算?t = y 20?y 21?y i = y i?1 for i = 21,20, …,1 and y 0 =t ?如果 z 10 = m那么 Z寄存器进行移位运算? t = z 7?z 20?z 21?z 22 ?z i = z i?1 for i = 22,21, …,1 and z 0 = t ?密钥流比特最后由 x 18?y 21?z 22产生对称密钥密码 8 A5/1 原理 3 ?每次运算获得一个比特?密钥用于初始化三个寄存器?每个寄存器是否进行移位操作由 M(x 8, y 10, z 10)决定?密钥流比特由三个最右端比特进行 XOR 运算获得 y 21y 20y 19y 18y 17y 16y 15y 14y 13y 12y 11y 10y 9y 8y 7y 6y 5y 4y 3y 2y 1y 0 z 22z 21z 20z 19z 18z 17z 16z 15z 14z 13z 12z 11z 10z 9z 8z 7z 6z 5z 4z 3z 2z 1z 0XYZ ???? x 18x 17x 16x 15x 14x 13x 12x 11x 10x 9x 8x 7x 6x 5x 4x 3x 2x 1x 0对称密钥密码 9 A5/1 实例?在这种情况下, m = maj( x 8, y 10, z 10) = maj( 1,0,1 ) = 1 ?寄存器 X进行移位, Y不进行移位, Z进行移位?密钥流比特由最右端比特进行 XOR 操作而得?此例, 密钥流比特是 0 ? 1 ? 0 = 1 ?最后用密钥流和明文做 XOR 运算进行加密和解密 1000110011001100110011100011110000********** XYZ ???? 10101010**********对称密钥密码 10流密码总结?密钥流的产生看似很复杂,但用硬件实现很简单?产生速度与计算机时钟速度相当(可与语音同步) ?从一个 64位密钥可产生无穷多密钥流?最终会产生密钥流循环!