序列密码

序列密码

引言

• 序列密码又称流密码，它是将明文串逐位地加密成密文字符。并有实现简单、速度快、错误传播少等特点。
• 密码按加密形式可分为：
  • 分组密码
  • 序列密码
• 密码按密钥分为：
  • 对称密码(私钥密码)
  • 非对称密码(公钥密码)

1. 加解密算法

• 明文序列：m=m1m2……mn……
• 密钥序列：k=k1k2……kn……
• 加密：ci=mi+ki,i=1,2,3,……
• 解密：mi=ci+ki,i=1,2,3,……
• 注：+模2加，0+0=0，0+1=1,1+0=1,1+1=0
• 例 m=101110011,
• c=m+k=111000110,
• m=c+k=101110011.

1949年，Shannon证明了“一次一密”密码体制是绝对安全的。如果序列密码使用的密钥是真正随机产生的，与消息流长度相同，则是“一次一密”体制。但缺点是密钥长度要求与明文长度相同，现实情况中不可能实现，故现实中常采用较短的种子密钥，利用密钥序列生成器产生一个伪随机序列。

序列密码的原理

分组密码与序列密码都属于对称密码，但两者有较大的不同：

1. 分组密码将明文分组加密，序列密码处理的明文长度为1bit;
2. 分组密码算法的关键是加密算法，序列密码算法的关键是密钥序列生成器。
3. 序列密码分类
   同步序列密码

• 密钥序列的产生仅由密钥源及密钥序列生成器决定，与明文消息和密文消息无关，称为同步序列密码。
  • 缺点：如果传输过程中密文位被插入或删除，则接收方与放送方之间产生了失步，解密即失败。
    自动同步序列密码
• 密钥序列的产生由密钥源、密钥序列生成器及固定大小的以往密文位决定，称为自同步序列密码（非同步密码）。
  • 优点：如果密文位被删除或插入时，可以再失去同步一段时间后，自动重新恢复正确解密，只是一些固定长度的密文无法解密。

4. 密钥序列生成器的要求(key generation)

• 种子密钥k的长度足够大，一般128bit以上，防止被穷举攻击;
• 密钥序列{ki}具有极大的周期性
  现代密码机数据率高达10^8 bit/s，如果10年内不使用周期重复的{ki}，则要求{ki}的周期T>=3*10^6或255;
• 良好的统计特征。在一个周期内0、1游程的频率大抵相当；
• 用统计方法由{ki}提取KG的结构或K的信息在再计算上是不可信的。
• 满足混乱醒、扩散性