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作者：廖翠玲解放军信息工程大学

学位级别：硕士

密钥流序列的随机性和抗攻击能力是序列密码强度的两大衡量标志。密钥流生成器的设计是序列密码研究的核心,其安全性的分析是密码分析的重点内容之一。钟控逻辑和记忆逻辑在密钥流生成器的设计中有着广泛的应用。钟控逻辑的使用可以增... 详细信息

密钥流序列的随机性和抗攻击能力是序列密码强度的两大衡量标志。密钥流生成器的设计是序列密码研究的核心,其安全性的分析是密码分析的重点内容之一。钟控逻辑和记忆逻辑在密钥流生成器的设计中有着广泛的应用。钟控逻辑的使用可以增大密钥流序列的周期,提高线性复杂度;记忆逻辑的使用可以使密钥流生成器的代数次数和相关免疫阶数同时达到最大。因此,使用这两种技术可以使密钥流生成器满足更高的安全性要求。对使用这两种技术的生成器进行密码分析,可以为评价生成器的性能提供了理论依据。本文对几类钟控生成器和带记忆的钟控组合生成器的安全性问题进行了研究。在对钟控生成器的安全性研究中,本论文首先考察了它控模型中的两类生成器——STEP[1..D]生成器和平衡收缩生成器的安全性,在建立其概率模型的基础上分析其输出序列的性质以及输出序列与输入序列的符合率,并给出了平衡收缩生成器的一种基于后验概率攻击方法。其次,对广义自缩生成器进行了猜测决定攻击,这种攻击方法在时间、存储和数据复杂度上都有一定的改进。接着分析了互控模型中的一类具有代表性的算法——A5/1算法的安全性,建立其概率模型,分析其输出序列的性质,研究表明其输出序列是独立均匀的二元随机序列,且在一定程度上可以抵抗相关攻击。在带记忆的钟控组合生成器的研究方面上,主要是对两类带记忆的钟控组合生成器的相关性进行分析。一是带多比特记忆的钟控步进组合生成器,分析其输出序列及记忆状态序列的有关性质,给出了输出序列是独立均匀的二元随机序列的充分必要条件,讨论该生成器的相关免疫性,并考察其能量守恒情况。二是带记忆的钟控停走组合生成器,分析了其输出序列及记忆状态序列的有关性质,接着用递推的方法得到计算后验概率的公式,在此基础上对其进行基于后验概率的相关攻击。

关键词：钟控生成器 STEP[1..D]生成器平衡收缩生成器广义自缩生成器 A5/1算法带多比特记忆的钟控组合生成器相关免疫性

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关于广义“缩减生成器”的概率模型

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应用数学 2004年第S2期17卷 164-169页

作者：李信然黄晓英曾本胜李世取解放军信息工程大学信息工程学院信息研究系河南郑州450002

本文建立了以2值密钥流“缩减生成器”为特例的广义“缩减生成器”的概率模型,研究了它们的输出序列的概率性质,特别得到了其输出序列和原输入序列之间的符合率的表达式,据此可从概率论的角度对此类生成器的性能和得失进行分析.

关键词：钟控生成器缩减生成器概率模型符合率

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密钥流生成器及其应用研究

密钥流生成器及其应用研究

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作者：徐芡芡杭州电子科技大学

学位级别：硕士

流密码最早主要广泛应用于政治、军事和外交等领域,目前已扩展到民用领域,如遥测数据的加密发送和接收等。流密码研究的关键问题之一是密钥流生成器的构造和设计。如何设计伪随机性好、码量大、易于产生的密钥流生成器是密码学者们重点... 详细信息

流密码最早主要广泛应用于政治、军事和外交等领域,目前已扩展到民用领域,如遥测数据的加密发送和接收等。流密码研究的关键问题之一是密钥流生成器的构造和设计。如何设计伪随机性好、码量大、易于产生的密钥流生成器是密码学者们重点关注的课题。论文研究了密钥流生成器的设计、伪随机序列的特性和测试、流密码在PCM/FM再入遥测系统中的应用等问题。所做的主要工作和取得的结论包括以下几个方面: 1.采用序列组合方式,设计一种随机组合式密钥流生成器,它由多个LFSR组成,其中一个LFSR控制另外多个LFSR。该生成序列与各线性移位寄存器级数之间的关系是:生成序列{s}的周期p=p1p2……pn,其中P＝2－1是第i个线性移位寄存器生成的m序列{s}的周期,ni为第i个线性移位寄存器的级数;序列{s }的线性复杂度其中Ls i = ni,Ls i为各线性移位寄存器生成的m序列{s}的线性复杂度,即各LFSR的级数;序列{s}的自相关函数,其中C(τ)为各线性移位寄存器生成的m序列的自相关函数,还给出了生成器周期和线性复杂度的上下界。 2.基于钟控原理,设计一种互控-钟控生成器,该生成器由三个线性移位寄存器组成,且各LFSR相互控制。分析该生成器的周期、线性复杂度等性质,并利用极小多项式的思想对其线性复杂度进行证明。分析结果表明该生成器的周期和线性复杂度均优于衮特生成器和停走生成器。 3.针对遥测系统,提出遥测数据同步加密和自同步加密两种方案。密钥流由互控-钟控生成器生成,该生成器的初始密钥是由chebshev映射生成的混沌序列。分析了这两种加密方案的同步性能及加密强度,结果表明以混沌序列作为生器的初始密钥使得密钥的破解更加困难,加密强度比混沌序列加密和密钥流生成器生成序列加密更强。最后将两种加密方案在Gauss和Rice信道模型下进行仿真,结果表明,在码速率相同、小信噪比情况时,自同步加密方案的误码率低于同步加密方案。

关键词：流密码钟控生成器同步加密自同步加密

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有关密钥流生成器的概率模型及逻辑函数的性质研究

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作者：李信然解放军信息工程大学

学位级别：硕士

本文主要运用概率论的思想和方法，并结合频谱理论的相关知识，对密钥流生成器的概率模型和密码学中逻辑函数的有关性质进行了研究。论文主要做了下述三个方面的工作：在第二章中，建立了一般多值密钥流钟控“停走”生成器、... 详细信息

本文主要运用概率论的思想和方法，并结合频谱理论的相关知识，对密钥流生成器的概率模型和密码学中逻辑函数的有关性质进行了研究。论文主要做了下述三个方面的工作：在第二章中，建立了一般多值密钥流钟控“停走”生成器、广义“缩减生成器”和一般多值密钥流“缩减生成器”的概率模型，研究了它们的输出序列的概率性质，得到了其输出序列和原输入序列之间的符合率的表达式，从概率论的角度对它们的性能和得失进行了分析。在第三章中，先考察了带r bit记忆非线性组合生成器的输出序列与输入序列和记忆部分的相关系数，得到了所有相关系数的明确的计算公式，然后利用所得相关系数的计算公式对带多bit记忆非线性组合生成器做了相关性分析，并考察了其广义能量守恒等相关分析问题，给出了“广义能量守恒定理”成立的条件。在第四章中，首先给出了2值密钥流“停走生成器”和“衮特生成器”中实际存在的布尔函数的代数表示，揭示了这两类布尔函数的平衡性，随后研究了它们的Walsh循环谱和自相关函数等，得到了它们的输出序列与输入序列中的某些bit的仿射项的符合率，分析了它们抵抗最佳仿射逼近(BAA)攻击和差分攻击的能力;其次，我们合理地给出了布尔向量函数最佳仿射逼近的新定义，利用布尔随机变量联合分布的分解式考察了相应的谱特征，并给出了布尔向量函数与其最佳仿射逼近的符合率的一个下界;最后，我们还考察了布尔向量函数第二类非线性度的谱特征，给出了布尔向量函数第二类非线性度的一个上界，并揭示了布尔向量函数第二类非线性度与其各个分量的线性和的线性结构之间存在的制约关系。

关键词：钟控生成器符合率缩减生成器带记忆的组合生成器相关系数布尔向量函数最佳仿射逼近非线性度

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