联合的F FCSR 密钥流生成器

《联合的F FCSR 密钥流生成器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第１１期电子学报Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１１２０１０年１１月ＡＣＴＡＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡＮｏｖ．２０１０联合的ＦＦＣＳＲ密钥流生成器潘臻，唐小虎（西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都６１００３１）摘要：在分析带进位反馈移位寄存器（ＦＣＳＲ）的滤波密钥流生成器族ＦＦＣＳＲ线性弱点和其硬件方案ＦＦＣＳＲＨｖ２被攻破原因基础之上，提出了利用两个ＦＦＣＳＲ输出简单非线性运算而成的联合的ＦＦＣＳＲ密钥流生成器．该生成器避免了利用该种情况而进行的ＨｅｌｌＪｏｈａｎｓｓｏｎ攻击，其生成序列通过了美国技术与标准局（Ｎ

2、ＩＳＴ）ＳＴＳ的１６项随机性测试，有高的复杂度，且能抵抗相关攻击和代数攻击．关键词：带进位的反馈移位寄存器；滤波生成器；密钥流生成器；随机性中图分类号：ＴＰ３０９７文献标识码：Ａ文章编号：０３７２２１１２（２０１０）１１２６７５０５ＣｏｍｂｉｎｅｄＦＦＣＳＲＫｅｙＳｔｒｅａｍＧｅｎｅｒａｔｏｒＰＡＮＺｈｅｎ，ＴＡＮＧＸｉａｏｈｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００３１，Ｃｈｉｎ

3、ａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＦｅｅｄｂａｃｋｓｈｉｆｔｒｅｇｉｓｔｅｒｓｗｉｔｈｃａｒｒｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ＦＣＳＲ）ａｎｄＦＦＣＳＲＨｖ２ｋｅｙｓｔｒｅａｍｇｅｎｅｒａｔｏｒｗｈｉｃｈｗａｓａｈａｒｄｗａｒｅｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｅＳＴＲＥＡＭ，ｗｅｐｒｅｓｅｎｔａｇｅｎｅｒａｔｏｒｎａｍｅｄＣｏｍｂｉｎｅｄＦＦＣＳＲ．ＴｈｅｒａｎｄｏｍｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆＣｏｍｂｉｎｅｄＦＦＣＳＲｉｓａｓｇｏｏｄａｓＦＦＣＳＲａｎｄｔｈｅｋｅｙｓｔｒｅａｍｓｅｑｕｅｎｃｅｐａｓｓｅ

4、ｓｔｈｅｔｅｓｔｏｆＮＩＳＴ’ｓｓｕｉｔＳＴＳ．Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｉｍｐｌｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅＣｏｍｂｉｎｅｄＦＦＣＳＲｃａｎｒｅｓｉｓｔｔｈｅＨｅｌｌＪｏｈａｎｓｓｏｎａｔｔａｃｋｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｒｅｇｉｓｔｅｒｏｆＦＣＳＲａｕｔｏｍａｔｉｓｌｉｎｅａｒｌｙｓｈｉｆｔｅｄａｔｓｏｍｅｓｐｅｃｉａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｅｅｄｂａｃｋｓｈｉｆｔｒｅｇｉｓｔｅｒｓｗｉｔｈｃａｒｒｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｆｉｔｅｒｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｋｅｙ

5、ｓｔｒｅａｍｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｐｓｅｄｏｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ［９］的滤波方案，同年在ｅＳＴＲＥＡＭ项目上提出了ＦＦＣＳＲ１引言密钥流生成器族．该生成器族具有序列生成速度快、统线性反馈移位寄存器（ＬＦＳＲ）在近几十年都是构造计特性好、线性复杂度高的特点，其硬件方案ＦＦＣＳＲ密钥流生成器的最常用工具，特别是极大周期ＬＦＳＲ序Ｈｖ２［１０］最后通过了ｅＳＴＲＥＡＭ的评选，成为４个硬件方案列（ｍ序列）具有易于实现，生成速度快和统计特性好等之一．不幸的是，２００８年Ｈｅｌｌ和Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ［１１］以很小的代优点，且理论完

6、善，便于研究，因此作为核心部件广泛用价攻破了ＦＦＣＳＲＨｖ２，主要原因在于Ｇａｌｏｉｓ表示的ＦＣ构造密钥流生成器．但是ｍ序列线性复杂度极小，利用ＳＲ主寄存器在运行中会出现短暂线性情况，而ＦＦＣＳＲ其输出序列，ＢＭ算法可以很容易地将其还原出来．设Ｈｖ２方案使用线性滤波函数，攻击者可以列出足够多的计者必须利用非线性组合、非线性滤波、钟控等方式来线性方程从而还原ＦＦＣＳＲＨｖ２中ＦＣＳＲ的主寄存器值．［１～３］破坏ｍ序列的线性性质，以抵抗ＢＭ算法的攻击．对于密钥流生成器来说，极高的生成速度、简单的而在１９９３年

7、，Ｋｌａｐｐｅｒ和Ｇｏｒｅｓｋｙ提出了带进位的反实现方式、良好的统计特性是至关重要的．由于ＦＦＣＳＲ［４］馈移位寄存器（ＦＣＳＲ）．该生成器同样易于实现，序列流密码族当前只有一种有效攻击手段［１１］，对该密钥流生成速度快，其极大周期序列（ｌ序列）也具有良好统计生成器族的改进，使之在保证其它良好性质的前提下，特性，同时利用带进位加，使得ｌ序列本身线性复杂度避免ＨｅｌｌＪｏｈａｎｓｓｏｎ攻击将具有很好的意义．本文提出［４～７］极高，可以抵抗ＢＭ算法攻击，从而受到研究者的联合的ＦＦＣＳＲ密钥流生成器方案，利用两个ＦＦＣ

8、ＳＲ的高度重视．但是ＦＣＳＲ基于２ａｄｉｃ理论，其２ａｄｉｃ复杂度滤波输出进行简单的非线性运算，使其在保持原有Ｆ［６，８］极小，利用有理数逼近算法可以很容易将ＦＣＳＲ结ＦＣＳＲ密钥流生成器族良好统计特性和速度优势的基础构还原，故ＦＣＳＲ也不能单独作为密钥流生成器．所以上