第二章流密码:21流密码的基本概念 211同步流密码 ●目前大多数研究成果都是关于同步流密码的 由于=fk,o与明文无关,此刻的密文字符y=E(x)也 不依赖于此前的明文字符,这样可将同步流密码的加密 器分成密钥流产生器和加密变换器两个部分。 设解密变换为x=Dz)。同步流密码体制模型如下图 k4Z→k 安全信道 滚动密钥生成器 滚动密钥生成器 Ezi(xi) Dzivi 历忠毛孑技*字
2.1.1 同步流密码 目前大多数研究成果都是关于同步流密码的 ⚫ 由于zi＝f(k,σi )与明文无关，此刻的密文字符yi=Ezi (xi )也 不依赖于此前的明文字符，这样可将同步流密码的加密 器分成密钥流产生器和加密变换器两个部分。 ⚫ 设解密变换为xi=Dzi (yi )。同步流密码体制模型如下图 7/ 第二章 流密码：2.1 流密码的基本概念 安全信道 k k 滚动密钥生成器 … … … 滚动密钥生成器 … … … zi zi xi yi Ezi(xi) … … … yi xi Dzi(yi)
第二章流密码:21流密码的基本概念 211同步流密码 加密变换E可有多种选择,保证变换可逆性即可 比如明文流和密钥流对应位异或 实际数字保密通信系统一般都是二元的0,1}在有限域GF(2)上讨论 二元加法流密码是目前最常用的流密码体制 加密变换可表示为y1=zA,加法流密码体制模型 ●同步流密码算法的设计主要是密钥流产生器的设计 密钥产生器目标是:使密钥k经其扩展成的密钥流序列有:极大 的周期,良好的统计特性,抗差分分析,抗线性分析等性质 k4Zx→k 安全信道 滚动密钥生成器 滚动密钥生成器 4 可 历忠毛孑技*字
2.1.1 同步流密码 加密变换Ezi可有多种选择，保证变换可逆性即可 ⚫ 比如明文流和密钥流对应位异或 ⚫ 实际数字保密通信系统一般都是二元的{0,1},在有限域GF(2)上讨论 二元加法流密码是目前最常用的流密码体制 ⚫ 加密变换可表示为yi＝zixi，加法流密码体制模型 同步流密码算法的设计主要是密钥流产生器的设计 ⚫ 密钥产生器目标是：使密钥k经其扩展成的密钥流序列z具有：极大 的周期，良好的统计特性，抗差分分析，抗线性分析等性质 8/ 第二章 流密码：2.1 流密码的基本概念 安全信道 k k 滚动密钥生成器 … … … 滚动密钥生成器 … … … zi zi xi yi … … … yi xi
第二章流密码:21流密码的基本概念 212有限状态自动机 ●流密码中任意时刻密钥流和密文的输出与状态密切相关。 可以用有限状态自动机这一数学模型来表述 ●有限状态自动机是具有离散输入和输出(输入集和输出集 均有限)的一种数学模型,由3部分组成: 有限状态集S={s=1,2,共有个可能状态 有限输入字符集41={4=1,2…,m和有限输出字符集 A2={42k=1,2…,n 转移函数 输出转移函数:A42f(S,A4/),状态转移函数:s≠,4y①) 即在状态为s,输入为4①时,输出为42),而状态转移为h 历忠毛孑技*字
2.1.2 有限状态自动机 流密码中任意时刻密钥流和密文的输出与状态密切相关。 可以用有限状态自动机这一数学模型来表述 有限状态自动机是具有离散输入和输出（输入集和输出集 均有限）的一种数学模型，由3部分组成： ⚫ 有限状态集S={si |i=1,2,…,l} 共有l个可能状态 ⚫ 有限输入字符集A1={Aj (1)| j=1,2,…,m}和有限输出字符集 A2={Ak (2)| k=1,2,…,n}。 ⚫ 转移函数: ⚫ 输出转移函数：Ak (2)=f1 (si ,Aj (1))，状态转移函数：sh=f2 (si ,Aj (1)) ⚫ 即在状态为si，输入为Aj (1)时，输出为Ak (2)，而状态转移为sh。 9/ 第二章 流密码：2.1 流密码的基本概念
第二章流密码:21流密码的基本概念 212有限状态自动机 ●【例2-1】 Sas 19 A1={41(,A2,43},A2={412,42,432},转移函数由 表2-1给出。f为输出转移函数,f2为状态转移函数 A1(1) S A1(2) 2) (2) A2 A,(2 (2) (2) (2 A,(1) 历忠毛孑技*字 10
2.1.2 有限状态自动机 【例2－1】 ⚫ S={s1 ,s2 ,s3 }， ⚫ A1={A1 (1) ,A2 (1) ,A3 (1) }，A2={A1 (2) ,A2 (2) ,A3 (2) }，转移函数由 表2－1给出。f1为输出转移函数，f2为状态转移函数 10/ 第二章 流密码：2.1 流密码的基本概念 f 1 A1 (1) A2 (1) A3 (1) s1 A1 (2) A3 (2) A2 (2) s2 A2 (2) A1 (2) A3 (2) s3 A3 (2) A2 (2) A1 (2) f 2 A1 (1) A2 (1) A3 (1) s1 s2 s1 s3 s2 s3 s2 s1 s3 s1 s3 s2
第二章流密码:21流密码的基本概念 212有限状态自动机 有限状态自动机可用有向图表示,称为转移图 转移图的顶点对应于自动机的状态 若状态S在输入4时转为状态s,且输出一字符42),则在转移图 中,从状态到状态有一条标有(4(,42)的有向弧线,如图 ●在例2-1中,若 输入序列为412A41①433A1") (42),A2) 初始状态为s1, 则得到状态序列为: (43,A3 S1S,S,S3S2SIS (43,A2) 4),:e2,A 输出字符序列为: A/2A2A2A12A2A124,A9((52)44吗3))4949 (4,A12) 历忠毛孑技*字
2.1.2 有限状态自动机 有限状态自动机可用有向图表示，称为转移图 ⚫ 转移图的顶点对应于自动机的状态 ⚫ 若状态 si在输入Ai (1)时转为状态sj，且输出一字符Aj (2)，则在转移图 中，从状态si到状态sj有一条标有(Ai (1) ,Aj (2) )的有向弧线，如图 在例2-1中，若 ⚫ 输入序列为A1 (1)A2 (1)A1 (1)A3 (1)A3 (1)A1 (1) ⚫ 初始状态为s1， ⚫ 则得到状态序列为： ⚫ 输出字符序列为： 11/ 第二章 流密码：2.1 流密码的基本概念 s1 (A2 (1) , A3 (2) ) s3 (A2 (1) , A2 (2) s ) (A2 2 (1) , A1 (2) ) (A3 (1) , A3 (2) ) (A1 (1) , A1 (2) ) (A1 (1) , A3 (2) ) (A3 (1) , A2 (2) ) (A1 (1) , A2 (2) ) (A3 (1) , A1 (2) ) s1 s2 s2 s3 s2 s1 s2 A1 (2)A1 (2)A2 (2)A1 (2)A3 (2)A1 (2)