密碼學第五章習題

1、4.6習題一.判斷題15 POPPO二.選擇題15 ACBDE610 BCA三.填空題1. vernam算法2.驅(qū)動部分 組合部分 3.如何將一小段的比特串（密鑰）擴展成足夠長的密鑰4.同步和自同步5. 移位寄存器 反饋函數(shù)6.參數(shù)n 種子密鑰7.2的n次方減1 n8.奇數(shù) 互素 本原的四.簡答題（1）簡述序列密碼算法和分組密碼算法的不同。序列密碼分組密碼明文長度可以小于1字節(jié)，有記憶；加密不僅與密鑰和明文有關(guān)，還與當前狀態(tài)有關(guān)，也叫狀態(tài)密碼；設(shè)計關(guān)鍵在于密鑰序列產(chǎn)生器，使生成的密鑰序列盡可能高的不可預測性。明文分成比較大的塊，無記憶；每塊使用相同的加密函數(shù)進行處理；增加記憶模塊，形成一種序列

2、密碼；設(shè)計關(guān)鍵在于加解密算法，是明文密文之間的關(guān)聯(lián)在密鑰控制下盡可能復雜；（2） 密鑰序列生成器是序列密碼算法的核心，請說出至少5點關(guān)于密鑰序列生成器的基本要求。種子密鑰K的長度足夠大，一般應在128位以上；KG生成的密鑰序列ki具極大周期；ki具有均勻的n元分布；利用統(tǒng)計分析方法由ki提取關(guān)于KG結(jié)構(gòu)或K的信息在計算上不可行；混亂性，即ki的每一比特位均與K的大多數(shù)比特有關(guān)；擴散性，即K的任一比特的改變要引起ki在全貌上的變化；序列密鑰ki不可預測，密文和相應明文的部分信息，不能確定整個ki。（3）已知序列密碼的密文串1010110110和相應的明文串0100010001，而且還已知密鑰流是

3、使用3級線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的，試破譯該密碼系統(tǒng)。解：由，初態(tài)為 。線性遞歸可得： 可以得到輸出序列為，周期為。（4）簡述RC4算法的實現(xiàn)過程。 RC4算法的原理很簡單，包括初始化算法和偽隨機子密碼生成算法兩大部分。假設(shè)S-box長度和密鑰長度均為n。先來看看算法的初始化部分（用類C偽代碼表示）：for (i=0; i<n; i+)si=i;j=0;for (i=0; i<n; i+)j=(j+si+ki)%n;swap(si, sj);在初始化的過程中，密鑰的主要功能是將S-box攪亂，i確保S-box的每個元素都得到處理，j保證S-box的攪亂是隨機的。而不同的S-box在經(jīng)

4、過偽隨機子密碼生成算法的處理后可以得到不同的子密鑰序列，并且，該序列是隨機的：i=j=0;while (明文未結(jié)束)+i%=n;j=(j+s)%n;swap(s, sj);sub_k=s(s+sj)%n);得到的子密碼sub_k用以和明文進行xor運算，得到密文，解密過程也完全相同。（5）簡述A5算法的實現(xiàn)過程。A5算法由三個線性反饋移位寄存器（LFSR）R1、R2、R3組成，寄存器的長度分別是n1=19,n2=22和n3=23。所有的反饋多項式系數(shù)都比較少。三個LSFR的異或值作為輸出。A5用不同的時鐘控制。每一個寄存器由基于它自己中間位的時鐘控制，并且三個寄存器的中間位的反向門限函數(shù)相異或

5、。通常，在每一輪中時鐘驅(qū)動兩個LFSR。有一種直接攻擊需要240次加密：先猜測前兩個LFSR的內(nèi)容，然后試著通過密鑰序列決定第三個LFSR。（這種攻擊實際上是是否可行尚待討論，但是目前一個硬件密鑰搜索機正在設(shè)計中，并且將解決這個問題。）總之，有一點可以明確，那就是A5的基本思路是好的，它的效率非常高。它能通過所有已知的統(tǒng)計測試，它已知的僅有的弱點是寄存器太短而不能抗窮舉攻擊。帶較長寄存器和稠密反饋多項式的A5的變型是安全的。（6）簡述SEAL算法的實現(xiàn)過程。給定一個160位密鑰k和一個32位的n值，SEAL算法會根據(jù)密鑰k將n擴展到一個L位的串k（n），L可以被賦值為小于64KB的任何值。密鑰

6、k首先進入制表階段，然后S盒T的部分字節(jié)連同密鑰表R,預先輸入整數(shù)值以及32位比特字n進入算法初始化過程。SEAL算法通過64次迭代，來改變內(nèi)部寄存器ABCD的值，每個迭代包含8輪。（7）簡述WAKE算法的實現(xiàn)過程。詳見176頁。它每次產(chǎn)生一個32位密鑰字與明文字進行異或形成密文。WAKE工作在CFB模式下，即用前一個密文字產(chǎn)生下一個密鑰字。它也使用了一個包含256個32位數(shù)據(jù)的S盒。首先，從密鑰中產(chǎn)生S盒的一項Si，然后用密鑰初始化4個寄存器，產(chǎn)生一個32位密鑰序列字，密文字Ci是明文字Pi與Ki異或的結(jié)果。（8） 簡述PKZIP算法的實現(xiàn)過程。PKZIP處理的是一種壓縮文件，按字節(jié)加密，可變密鑰長度的算法。PKZIP算法最重要的部分稱為密鑰更新，在進行加密計算時，首先選定12B的頭信息，將明文信息附在頭信息之后作為輸入字節(jié)流，隨后將每一個輸入字節(jié)與當前計算出的K3進行異或，同時根據(jù)輸入的字節(jié)執(zhí)行密鑰更新的過程，計算出新的K3用于下一字節(jié)的加密。（9）簡述FCSR算法的實現(xiàn)過程。帶進位的反饋移位寄存器，稱作