第4章 对称密钥密码体制.ppt

1、1,第4章对称密钥密码体制流密码,2,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,3,流密码,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。,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）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。,5,流密码分类,用状态转移函数 描述流密码加

2、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,同步流密码,7,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是满足 的函数。,8,同步

3、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。,9,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。,10,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。,11,输出-分组反馈模式工作原理,12,计数模式工作原理,13,自同步流密码的加密过程,其中， 是非秘密的初始态，k是密钥，g是生成密钥流的函数。,14,

4、密码反馈模式工作原理,15,密钥流生成器,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 。,16,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）。,17,上n级线性反馈移位寄存器的一般结构,18,反馈函数,若 ，则该LFSR生成的序列为周期序列。,19,1.LFSR的联结多项式,其中， 表示未定元。,2.LFSR的特征多项式,其中， 为 的互反多项式。,20,LFSR的周期,对于 上的半无限序列 ，若存在正整数T和非正整数 满足：对于所有的 ， 均成立， 则称该序列为终归周期序列，称T为该序列的一个周期，称所有可能周期中的最小值为该序列的最小周期（记为 ）。若 ，则称该序列为周期序列。若 为 的最小终归周期，则称满足 对所有 成立的最小 为预周期。 我们称 上周期为 的n级LFSR序列a为n级最大LFSR序列（又称最长LFSR序列），简称m序列 。,21,针对LFSR考虑的主要问题,问