第七讲：序列密码资料.pdf

密密 码码 学学密密 码码 学学 （第七讲（第七讲 ））（第七讲（第七讲 ）） 序列密码序列密码序列密码序列密码 张焕国张焕国张焕国张焕国 武汉大学计算机学院武汉大学计算机学院武汉大学计算机学院武汉大学计算机学院 目目录录 1 1、、密码学密码学的基本概念的基本概念 2 2、古典、古典密码密码 3 3、数据加密标准（、数据加密标准（DESDES）） 4 4、、高级高级数据加密标准（数据加密标准（AESAES）） 5 5、中国商用密码（、中国商用密码（SMS4SMS4）） 6 6、分组密码的应用技术、分组密码的应用技术 7 7、、 1 1、、密码学密码学的基本概念的基本概念 2 2、古典、古典密码密码 3 3、数据加密标准（、数据加密标准（DESDES）） 4 4、、高级高级数据加密标准（数据加密标准（AESAES）） 5 5、中国商用密码（、中国商用密码（SMS4SMS4）） 6 6、分组密码的应用技术、分组密码的应用技术 7 7、、序列密码序列密码序列密码序列密码 8 8、习题课：复习对称密码、习题课：复习对称密码 9 9、公开密钥密码（、公开密钥密码（1 1）） 8 8、习题课：复习对称密码、习题课：复习对称密码 9 9、公开密钥密码（、公开密钥密码（1 1）） 目目录录 1010、、公开密钥密码（公开密钥密码（2 2））1010、、公开密钥密码（公开密钥密码（2 2）） 1111、、数字签名（数字签名（、、数字签名（数字签名（1 1）））） 1212、数字签名（、数字签名（、数字签名（、数字签名（2 2）） 1313、、 ）） 1313、、HASHHASH函数函数 1414、、认证认证 1515、、密钥管理密钥管理 1616、、PKIPKI技术技术 1717、习题课：复习公钥密码、习题课：复习公钥密码 1818、总复习、总复习/ /检查：检查： 函数函数 1414、、认证认证 1515、、密钥管理密钥管理 1616、、PKIPKI技术技术 1717、习题课：复习公钥密码、习题课：复习公钥密码 1818、总复习、总复习/ /检查：检查：综合实验综合实验综合实验综合实验 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ①①明文、密文、密钥以位（字符）为单位加明文、密文、密钥以位（字符）为单位加 解密解密 明文、密文、密钥以位（字符）为单位加明文、密文、密钥以位（字符）为单位加 解密解密；； ②②模型模型模型模型 密钥序列 产生器 种子密钥种子密钥 密钥序列：密钥序列： k k1 1, ,k k2 2,…,… 密文密文: : c c1 1, ,c c2 2,…,…明文明文: : m m1 1, ,m m2 2,…,… C Ci i = = m mi i⊕⊕k ki i 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ③③人们用序列密码模仿人们用序列密码模仿““人们用序列密码模仿人们用序列密码模仿““一次一密一次一密一次一密一次一密”” 密码；密码；”” 密码；密码； ④④加密运算最简单，而且是对合运算；加密运算最简单，而且是对合运算；加密运算最简单，而且是对合运算；加密运算最简单，而且是对合运算； ⑤⑤安全取决于密钥序列产生算法；安全取决于密钥序列产生算法；安全取决于密钥序列产生算法；安全取决于密钥序列产生算法； ⑥⑥理论和技术都十分成熟；理论和技术都十分成熟；理论和技术都十分成熟；理论和技术都十分成熟； ⑦⑦核心密码的主流密码。

核心密码的主流密码核心密码的主流密码核心密码的主流密码 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 1 1、序列密码的分类、序列密码的分类 ①同步序列密码①同步序列密码①同步序列密码①同步序列密码（（（（Synchronous Stream CipherSynchronous Stream Cipher）））） • •密钥序列产生算法与明文无关，所产生的密钥密钥序列产生算法与明文无关，所产生的密钥 序列也与明文无关序列也与明文无关 密钥序列产生算法与明文无关，所产生的密钥密钥序列产生算法与明文无关，所产生的密钥 序列也与明文无关序列也与明文无关 • •在通信过程中，通信的双方必须保持精确的同在通信过程中，通信的双方必须保持精确的同 步，收方才能正确解密，如果失步收方将不能步，收方才能正确解密，如果失步收方将不能 正确解密正确解密 在通信过程中，通信的双方必须保持精确的同在通信过程中，通信的双方必须保持精确的同 步，收方才能正确解密，如果失步收方将不能步，收方才能正确解密，如果失步收方将不能 正确解密正确解密例如，如果通信中例如，如果通信中例如，如果通信中例如，如果通信中丢失丢失丢失丢失或或或或增加增加增加增加了一了一 个密文字符，则收方的解密将一直错误。

个密文字符，则收方的解密将一直错误 了一了一 个密文字符，则收方的解密将一直错误个密文字符，则收方的解密将一直错误 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ①①同步序列密码同步序列密码同步序列密码同步序列密码 设密文设密文失步失步失步失步c c = =c c1 1, , c c3 3, , c c4 4, … , … c cn n- -1 1, , c cn n（（ c c2 2丢失丢失）） ⊕⊕k k= =k k1 1, , k k2 2, , k k3 3, … , … k kn n- -1 1, , k kn n （密钥正确）（密钥正确） m m= =m m1 1, ,××, , ××, … , … ××, , ×× （（ m m1 1后的明文全错后的明文全错）） 密钥序列 产生算法 密钥序列 产生算法 m m1 1, ,m m2 2, , …… m m1 1, ,m m2 2,… ,… c c1 1, ,c c2 2,…,… k k1 1, ,k k2 2,… ,… k k1 1, ,k k2 2,… ,… C Ci i = = m mi i⊕⊕k ki i 种子密钥种子密钥k k种子密钥种子密钥k k 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ①①同步序列密码同步序列密码同步序列密码同步序列密码 • •对失步的敏感性，使我们能够容易检测插入、对失步的敏感性，使我们能够容易检测插入、 删除、重播等主动攻击。

删除、重播等主动攻击 对失步的敏感性，使我们能够容易检测插入、对失步的敏感性，使我们能够容易检测插入、 删除、重播等主动攻击删除、重播等主动攻击 • •另一个优点是没有错误传播，当通信中某些密另一个优点是没有错误传播，当通信中某些密 文字符产生了错误（文字符产生了错误（ 另一个优点是没有错误传播，当通信中某些密另一个优点是没有错误传播，当通信中某些密 文字符产生了错误（文字符产生了错误（不是插入和删除不是插入和删除不是插入和删除不是插入和删除），只影），只影 响相应字符的解密，不影响其它字符响相应字符的解密，不影响其它字符 ），只影），只影 响相应字符的解密，不影响其它字符响相应字符的解密，不影响其它字符 • •注意：错误与失步是不同的概念！注意：错误与失步是不同的概念！注意：错误与失步是不同的概念！注意：错误与失步是不同的概念！ 设密文错误设密文错误 c c = = c c1 1, , c c2 2, , c c3 3, … , … c cn n- -1 1, , c cn n（（ c c2 2错错）） ⊕⊕ k k= = k k1 1, , k k2 2, , k k3 3, … , … k kn n- -1 1, , k kn n （密钥正确） （密钥正确） m m= =m m1 1, ,××, m, m3 3, … m, … mn n- -1 1, m, mn n（仅（仅 m m2 2错错）） 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ②②②②自自同步序列密码同步序列密码自自同步序列密码同步序列密码（（（（SelfSelf- -Synchronous Stream CipherSynchronous Stream Cipher）））） • •密钥序列产生算法与明文（密文）相关，则所密钥序列产生算法与明文（密文）相关，则所 产生的密钥序列与明文（密文）相关。

产生的密钥序列与明文（密文）相关 密钥序列产生算法与明文（密文）相关，则所密钥序列产生算法与明文（密文）相关，则所 产生的密钥序列与明文（密文）相关产生的密钥序列与明文（密文）相关 • •设密钥序列产生器具有设密钥序列产生器具有设密钥序列产生器具有设密钥序列产生器具有n n位存储，则加密时一位存储，则加密时一 位密文错误将影响后面连续位密文错误将影响后面连续 位存储，则加密时一位存储，则加密时一 位密文错误将影响后面连续位密文错误将影响后面连续n n个密文错误在个密文错误在 此之后恢复正确此之后恢复正确 个密文错误在个密文错误在 此之后恢复正确此之后恢复正确 • •解密时一位密文错误也将影响后面连续解密时一位密文错误也将影响后面连续解密时一位密文错误也将影响后面连续解密时一位密文错误也将影响后面连续n n个明个明 文错在此之后恢复正确在此之后恢复正确 个明个明 文错在此之后恢复正确在此之后恢复正确 • •加解密会造成错误传播在错误过去之后恢复加解密会造成错误传播在错误过去之后恢复 正确 加解密会造成错误传播在错误过去之后恢复加解密会造成错误传播在错误过去之后恢复 正确 一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念一、序列密码的基本概念 ②②②②自自同步序列密码同步序列密码同步序列密码同步序列密码 密钥序列 产生算法 n位存储 密钥序列 产生算法 n位存储 m m1 1, ,m m2 2,…,…m m1 1, ,m m2 2,…,…c c1 1, ,c c2 2,…,… k k1 1, ,k k2 2,…,…k k1 1, ,k k2 2,…,… C Ci i 的错误将影响的错误将影响n n位位 种子密钥种子密钥k k种子密钥种子密钥k k 二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码 1 1、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器（（Linear Sift RegistorLinear Sift Registor）） • •例例例例1 1 • •例例例例2 2 增加反馈增加反馈增加反馈增加反馈 S0S1Sn-2Sn－1 输入输入 输出输出 移位移位 脉冲脉冲 S0S1Sn-2Sn－1 输入输入 输出输出 移位移位 脉冲脉冲 二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码 1 1、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器（（Linear Sift RegistorLinear Sift Registor）） • •例例例例3 3 增加运算增加运算增加运算增加运算 S0S1Sn-2Sn－1 输入输入 输出输出 移位移位 脉冲脉冲 ⊕ 二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码 1 1、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器、线性移位寄存器（（Linear Sift RegistorLinear Sift Registor）） • •一般模型一般模型一般模型一般模型 F(s0,s1,…,sn－1) S0S1Sn-2Sn－1 输出输出 二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列密码二、二、线性移位寄存器序列密码线性移位寄存器序列。