密码学3-序列密码.ppt

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1、古典密码小结置换密码列置换密码：将明文m按照固定宽度按行写出，而后按照置换规则按列换位。周期置换密码：将明文m按照固定长度分组，对每组的字串按照某个置换重新排位从而得到密文。2021/9/71单表代换密码凯撒密码移位变换2021/9/72仿射加密加密：解密：基于密钥的单表代换密码选取一个字符串作为密钥，除去密钥中重复的字母，剩余字母按照顺序写在此字母之后生成字母表。2021/9/73多表代换密码Playfair密码将明文字母按照两个字母一组分组，然后将这些组按照字母矩阵替换为密文字母组合。基于一个5×5字母矩

2、阵.维吉尼亚密码已知密钥有N个字符，K=(k1,k2,…,kN)。将明文M按照N个字符一组分段，分为L段，M=(m1,m2,…,mL)。求密文C，其中Cij=kj+mij,i<=L,j<=N。2021/9/74Hill密码加密：解密：2021/9/75第3章序列密码重点：掌握LFSR的使用。熟悉RC4加密算法。学时：4-6学时主要内容3.1流密码（序列密码）的基本概念3.2流密码（序列密码）的结构3.3线性反馈移位寄存器（重点）3.4实用流密码（重点）2021/9/77现代密码体制分为：对称密码--分组密码和

3、流密码（序列密码）。非对称密码--公钥密码、哈希密码。3.1流密码的基本概念流密码针对明文消息的单个字符（二进制位）进行加密解密变换。算法简单、速度快、错误传播少。2021/9/78流密码的基本思想：是利用密钥k产生一个密钥流k=k1k2…，并使用如下规则对明文串m=m1m2m3…加密得到密文c=c1c2c3…：3.1流密码的基本概念c=c1c2c3…=E(m1,k1)E(m2,k2)E(m3,k3)…2021/9/79图1流密码系统模型2021/9/7103.1流密码的基本概念注意：密钥流是随机的，但要能重

4、复生成。使用具有确定性的密钥流生成器。生成器的输入是一个短的易记住的密钥，称为初始密钥或种子密钥。2021/9/711分类：同步流密码和自同步流密码。3.2流密码的结构一、同步流密码同步流密码：密钥序列产生与明文和密文无关。在通信的过程中，通信的双方必须保持精确的同步，收方才能正确解密，如果失去同步将不能正确解密。2021/9/712图2同步流密码结构加密算法：ci=miki解密算法：mi=ciki问题：如果明文m2丢失，那么接受到的密文有多少是错误的？c=c1,c2,…cn-1密文k=k1,k2,k3,….

5、kn-1,kn密钥m=m1,m3,….mn明文问题：如果明文m2错误，那么接受到的密文有多少是错误的？2021/9/714一、同步流密码优点：容易检测出是否有插入、删除等主动攻击。如果密文中只有某个字符产生了错误（不是插入或删除），只影响此字符的解密，不影响其他字符，即无错误传播。2021/9/715二、自同步流密码密钥序列产生是密钥以及固定位数的以前密文位的函数。设密钥序列产生器具有n位存储，则加密时一位密文错误将影响后面连续n个密文错误。在此之后将恢复正确。解密时一位密文错误也将影响后面连续n个密文错误。

6、在此之后将恢复正确。加密解密会造成错误传播。在错误之后恢复正确。2021/9/716图3自同步流密码结构加密算法：ci=miki解密算法：mi=ciki其中：ki=g(fi(ci-n+1,…,ci-1,ci),k)2021/9/717线性反馈移位寄存器LFSR（linearfeedbackshiftregister）是流密码产生密钥流的一个主要组成部分。一个n级反馈移位寄存器由存储器与一个反馈函数f(a1,a2,…,an)组成。特点：移入端移入一位，移出端移出一位。3.3线性反馈移位寄存器2021/9/718

7、一线性反馈移位寄存器图4n级反馈移位寄存器2021/9/719312第7时刻001第0时刻001第1时刻100第2时刻110第3时刻111第4时刻011第5时刻101第6时刻010eg1：3级LFSR，反馈函数f=a3a1产生序列为：1001110……种子密钥2021/9/7200011001101110111010103级LFSR状态转移图eg1：3级LFSR，反馈函数f=a3a1循环周期为72021/9/721eg2：下图是一个3级反馈移位寄存器，其初始状态为(a1,a2,a3)=(1,0,1)或(0,0

8、,0)，输出序列是什么？101110011注意：n级寄存器产生序列的周期T最大为2n-1000(1)输出序列为101…，周期为3。(2)输出序列为0…，周期为1。2021/9/723已知采用3级LFSR产生密钥流。f=a1a3,初始状态为（a1,a2,a3）=(1,1,0),明文为0100010001，求其密文。练习2021/9/724设n级线性移位寄存器的输出序列{ai}满足递推关系an+k=c1