《基于R算法分析和》
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摘 要:序列是一种非常重要的对称体制,它一次只对单个字符进行加密解密变化.R是一个典型的基于非线性数组变换的序列,它的优点在于它在软件中非常容易实现,并且运行速度快,错误传播少,是一种值得推广的序列.
关键词:R算法;序列;安全性;对称加密算法
序列起源于Vernam,1917年,G.Vernam提出了流Vernam cipher,若密钥流字符是随机的,那么Vernam成为一次一密,这种在一定条件下是无条件安全的.当然序列也存在缺陷,即密钥的个数必须和明文的个数相同,密钥的分配和管理十分的困难.1949年,Shannon信息论的提出为序列奠定了理论基础.序列分为同步序列SSC和自同步序列SSSC.相比于分组,序列特殊在于它每次用一个密钥加密一个比特,它的速度更快,占用硬件资源更少.
1 R算法简介
R算法是由麻省理工学院的Rivest在1987年设计的一种流,作为RSA的商业机密直到1994年才被匿名公布于Internet.R算法可能是世界上运用范围最为广泛的序列,它是一个典型的基于非线性数组变换的序列.R算法的密钥长度可以改变,该算法以随机置换作为基础,生成一个极大周期密钥流,且该算法的运行速度非常快.
R目前应用范围十分的广泛,它被应用在SSL/TLS(安全套接字协议/传输层安全协议)标准中,以及作为无线局域网标准的一部分,还被应用在无线系统以保证无线链路的安全.从各种各样的应用,我们可以看出来R算法是目前网络通信的重要组成部分,这个算法非常的重要.
2 R算法步骤
R算法主要由四部分组成,分别是初始化、初始置换、密钥流的生成、异或操作.
2.1 初始化
首先将S中的元素初始化,设为S[i]等于i,i的取值从1到255,同时新建临时数组T.这些操作如下:
2.2 初始置換
用临时数组T产生S的初始置换,从S[0]到S[255],进行字节代换.这些操作如下:
如下图所示S的初始置换如下:
S的初始置换图
2.3 密钥流的生成
最后利用PRGA生成密钥流,从S中随机选取一个元素并且输出,并置换S以便下一次的选取.
3 R算法的安全性
(1)2001年,Fluhrer,Mantin,Shamir提出了在相关密钥下的唯密文攻击R,后来被Stubblefield用于WEP协议攻击,需要大量的数据.
(2)2005年,Klein优化了在相关密钥下的唯密文攻击R,Tews等用Klein攻击,可以在一分钟之内104位WEP协议.
4 R算法的优点和缺点
4.1 R算法的优点
(1)当R的密钥长度超过128位时,目前不能.
(2)和RSA算法等相比,R算法速度比较快.
(3)R算法易于实现,方便软件设计.
(4)R算法有较强的抗攻击能力.
(5)R算法对硬件资源消耗低.
4.2 R算法的缺点
(1)WEP协议容易受到一种特殊的攻击方式攻击.
(2)需要事先秘密地传递密钥.
5 结语
R是一个典型的基于非线性数组变换的序列,它具有了很多优点,比如实现方便、易于软件设计、具有较强的抵抗攻击的能力,目前来说,还没有什么方法能攻破长度超过128位的R算法.R具有极高的社会使用价值和发展空间,值得进一步深入研究.
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算法分析引用文献:
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