pdf第4章 对称密钥密码体制

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1、第4章对称密钥密码体制—流密码1主要内容4.1流密码的基本概念4.2流密码的分类及其工作模式4.3线性反馈移位寄存器24.1流密码的基本概念一段待加密的消息明文被分成连续的符号，加密通过密钥流以的方式进行。其中是密钥流中的第i个元素对消息明文中的第i个元素进行加密所得的密文。3流密码的特点软件实现简单便于硬件实现加解密处理速度快没有或只有有限的错误传播等特点4流密码的时变性时变性：随时间而变化。流密码内部状态随时间变化，通过加密器和解密器中的记忆元件得以保证；密钥流中的元素的产生由i时刻的流密码内部状态（记作）和种子密钥（记作k

2、）决定，即；加密变换与解密变换也和i时刻的流密码内部状态有关。54.2流密码分类及其工作模式用状态转移函数描述流密码加密器中存储器的状态随时间变化的过程。同步流密码：如果某个流密码中的状态转移函数,不依赖被输入加密器存储器的明文；自同步流密码：状态转移函数与输入明文有关。6伪随机序列发生器不随机的序列任何由确定的过程生成的随机数序列，也就是输出完全由输入所决定的序列。伪随机序列发生器我们不能生成真正随机的数，所以我们就使用伪随机数发生器（pRNG）。应用：模拟一次一密乱码本7假的一次一密乱码本一个大小适中的密钥为:一个看上去是随机

3、且很长的模m的整数密钥流并把它们作为假的一次一密乱码本的密钥。这里的生成使用了一个选定的pRNG（对某个模数m）。84.2.1同步流密码9同步流密码的表示同步流密码为一个六元组（P,C,K,L,E,D）和函数g,并且满足以下条件：1．P是由所有可能明文构成的有限集2．C是由所有可能密文构成的有限集3．K是由所有可能密钥构成的有限集4．L是一个称为密钥流字母表的有限集5．g是一个密钥流生成器。g使用密钥k作为输入，产生无限的密钥流。6．对于任意的，都有一个加密规则和相应的解密规则。并且对每一个明文和加,解密规则都是满足的函数。10同

4、步流密码的加密过程其中，取决于密钥k的初始态，f是下一个态函数，g是生成密钥流的函数。11同步流密码的特点同步要求在一个同步流密码中，发送方和接收方必须是同步的，用同样的密钥且该密钥操作在同样的位置（态），才能保证正确地解密。无错误传播在传输期间，一个密文字符（或位）被改变（不是删除）只影响该字符（或位）的恢复，不会对后续字符（或位）产生影响。12同步流密码两种基本工作方式：输出-分组反馈模式（简称OFM）；计数模式。13输出-分组反馈模式工作原理14计数模式工作原理154.2.2自同步流密码的加密过程其中，是非秘密的初始态，k是

5、密钥，g是生成密钥流的函数。16密码反馈模式工作原理174.3线性反馈移位寄存器密钥流生成器的两部分功能：驱动部分：负责控制存储器的状态并提供周期长、统计特性好的序列供非线性组合部分使用；非线性组合部分：对这些序列进行非线性组合，以便得到理想的密钥流。18反馈移位寄存器两部分组成：移位寄存器：移位寄存器是一个位序列（长度为n的移位寄存器被称为n位移位寄存器），新的最左端的位由其余各位计算得到，通过所有各位右移一位输出的结果通常为最低有效位；反馈函数。最简单的反馈移位寄存器：线性反馈移位寄存器（LFSR）。19上n级线性反馈移位寄存

6、器的一般结构20反馈函数若，则该LFSR生成的序列为周期序列。21