【摘要】：流密碼是現(xiàn)代密碼學(xué)的一個重要分支,RC4流密碼高效、易實現(xiàn),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)庫安全等領(lǐng)域中。隨著互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展與應(yīng)用普及,對網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求。RC4流密碼算法的安全性面臨著嚴峻的挑戰(zhàn),成為人們關(guān)注的熱點問題之一。本文介紹了流密碼的相關(guān)理論,研究了流密碼的工作原理,設(shè)計準則。分析了幾種典型的對RC4的攻擊方案,重點研究了RC4的內(nèi)部狀態(tài)、輸出過程、設(shè)計原則以及攻擊方法。針對RC4流密碼算法易受弱密鑰攻擊,區(qū)分攻擊和錯誤引入攻擊,提出了一種基于隨機置換的改進算法—-RC4_n_m,該算法具有以下特點：(1)基于隨機置換,對內(nèi)部狀態(tài)表進行非線性運算,能夠動態(tài)的擴展狀態(tài)表中元素的取值空間,并使得狀態(tài)表中的元素不斷被更新,保證了狀態(tài)表的可重用性。(2)在密鑰編制算法中引入一個秘密數(shù),該秘密數(shù)隨著狀態(tài)表的變換而變化,具有更高的安全性。在偽隨機序列生成算法中,秘密數(shù)參與狀態(tài)表的變換,確保了狀態(tài)表的均勻性。(3)RC4_n_m的密鑰流序列由狀態(tài)表的前后兩個狀態(tài)共同決定,增強了密鑰流序列的隨機性。偽隨機序列生成算法每次輸出32位遠大于RC4輸出的8位數(shù),所以RC4_n_m效率優(yōu)于RC4流密碼算法。最后,對RC4_n_m算法正確性,隨機性和效率測試。實驗結(jié)果表明,RC4 n m算法是正確可行的,其密鑰流隨機性和效率優(yōu)于RC4流密碼算法。
[Abstract]:Stream cipher is an important branch of modern cryptography, RC4 stream cipher is efficient, easy to implement, widely used in network security, database security and other fields. With the rapid development and popularization of the Internet, the security of the. RC4 stream cipher algorithm is facing a severe challenge, which has become one of the hot issues that people pay attention to. This paper introduces the theory of stream cipher, studies the working principle and design criterion of stream cipher. In this paper, several typical attack schemes against RC4 are analyzed, and the internal state, output process, design principles and attack methods of RC4 are studied. In view of the vulnerability of RC4 stream cipher algorithm to weak key attack, distinguish attack and error introduction attack, an improved algorithm based on random permutation, RC4Stack _ n _ m, is proposed. The algorithm has the following characteristics: (1) based on random permutation, The nonlinear operation of the internal state table can dynamically extend the value space of the elements in the state table, and make the elements in the state table constantly updated, which ensures the reusability of the state table. (2) A secret number is introduced into the key compilation algorithm. The secret number changes with the change of the state table and has higher security. In the pseudorandom sequence generation algorithm, the secret number participates in the transformation of the state table, which ensures the uniformity of the state table. (3) the key stream sequence of RC4_n_m is determined by the two states before and after the state table, which enhances the randomness of the key flow sequence. The output of pseudorandom sequence is much larger than the 8-bit output of RC4, so the efficiency of RC4_n_m is better than that of RC4 stream cipher. Finally, the correctness, randomness and efficiency of RC4_n_m algorithm are tested. The experimental results show that the RC4 n-m algorithm is correct and feasible, and the randomness and efficiency of the key stream is better than that of the RC4 stream cipher algorithm.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN918.1

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本文編號：2215155