CN104158654A - 一种基于交织技术的密钥流生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于交织技术的密钥流生成方法及装置，通过对现有的密钥流生成器进行改造，增加非线性组合组件，利用原密钥流生成器的多个抽头输出数据进行有机组合和交织，使得新序列的周期变为原来的四倍。本发明在几乎不增加存储空间的情况下使得周期变为原来的4倍，同时保持了原来序列的良好自相关性质。

Description

一种基于交织技术的密钥流生成方法及装置

技术领域

本发明属于密钥技术领域，尤其涉及一种基于交织技术的密钥流生成方法及装置。

背景技术

密码学是门古老而年轻的学问，随着信息化社会的发展，信息在社会发展中的作用和地位越来越重要，每个人的生活都与信息产生、存储、处理和传递密不可分，商业、金融领域也由于internet、e-bussiness的发展而更加关注信息安全的问题。毫不夸张的说，信息系统的安全问题已经成为影响社会稳定和国家安危的战略性问题。

现有的密钥流生成装置有很多种，基本分为两类：

一类是线性的，该线性密钥流生成装置首先输入二元初始值(a₀,a₀,…,a_n-1)，然后，补入生成装置最右边一级的a_i+n的值由下列线性递归关系式(也称反馈函数)决定如图1所示，图1是n级线性密钥流生成装置LFSR，也称n级线性反馈移位寄存器，如果抽头选择从左边第η级(图中没有这个符号，烦请确认)寄存器(替换为选择从第η位开始接收数据，而舍弃序列前η-1位)进行输出，则得到序列左η移位序列，即L^η(a)。

另一类为非线性的，常见的两类非线性密钥流生成装置(也称非线性移位寄存器)，如图2所示，图2(a)为非线性a类，图2(b)为非线性b类，F为一个非线性布尔函数。

随着保密通信的发展需要，大数据的加密需要周期更大的密钥流序列，而现有的加密装置无法很好满足这种需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于交织技术的密钥流生成方法及装置，旨在解决现有的加密装置的密钥流序列周期较小，不能很好的对大数据进行加密的问题。

本发明是这样实现的，一种基于交织技术的密钥流生成方法，包括以下步骤：

S1、选择输入序列s，该输入序列s是具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1；

S2、截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的η输出即可，然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列变成0_K变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的η输出即可；

S3、对以上序列s、s′及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列

优选地，在步骤S1中，所述输入序列s包括勒让德序列、孪生素数序列、广义GMW序列。

优选地，在步骤S3中，所述输出数据采用线性移位生成装置输出，或者根据具体序列采用非线性生成装置输出。

本发明进一步提供了一种基于交织技术的密钥流生成装置，包括：

序列选择模块，用于选择输入序列s，该输入序列s具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1；

序列处理模块，用于截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的η输出，然后对序列L^η(s)进行取反得到然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列变成0_K变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的η输出；

序列输出模块，用于对以上序列s、s′及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列 $w\left(t\right)=(s;L^{\mathrm{\η}}\left(\stackrel{\‾}{s}\right);s^{\′};L^{\mathrm{\η}}\left(s^{\′}\right)).$

优选地，所述输入序列s包括勒让德序列、孪生素数序列、广义GMW序列。

优选地，所述输出数据采用线性移位生成装置输出，或者根据具体序列采用非线性生成装置输出。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：密钥流的周期是密钥流的重要伪随机指标，常见的使周期变长的办法就是增加移位寄存器的级数，但是这势必会增加存储空间和计算量。本发明在几乎不增加存储空间的情况下使得周期变为原来的4倍，同时保持了原来序列的良好自相关性质。

附图说明

图1是n级线性密钥流生成装置LFSR的结构示意图；

图2是两种非线性密钥流生成装置的结构示意图；

图3是本发明基于交织技术的密钥流生成方法的步骤流程图；

图4是本发明基于交织技术的密钥流生成装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于交织技术的密钥流生成方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、选择输入序列s，该输入序列s具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1。

S2、截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的η输出即可，然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列变成0_K变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的η输出即可；

S3、对以上序列s、s′及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列

本发明进一步提供了一种基于交织技术的密钥流生成装置，如图4所示，包括：

序列选择模块1，用于选择输入序列s，该输入序列s具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1；

序列处理模块2，用于截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的η输出，然后对序列L^η(s)进行取反得到然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列变成0_K变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的η输出；

序列输出模块3，用于对以上序列s、s′及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列 $w\left(t\right)=(s;L^{\mathrm{\η}}\left(\stackrel{\‾}{s}\right);s^{\′};L^{\mathrm{\η}}\left(s^{\′}\right)).$

本发明实施例所述装置与上述实施例中所述方法相对应，以上述方法实施例所记载内容同样用于解释本实施例中的装置，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于交织技术的密钥流生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择输入序列s，该输入序列s是具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1；

S2、截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的第η位开始输出，然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列0_K变成变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的第η位开始输出；

S3、对以上序列s、s′以及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列

2.如权利要求1所述的基于交织技术的密钥流生成方法，其特征在于，在步骤S1中，所述输入序列s包括勒让德序列、孪生素数序列、广义GMW序列。

3.如权利要求1所述的基于交织技术的密钥流生成方法，其特征在于，在步骤S3中，所述输出数据采用线性移位生成装置输出，或者根据具体序列采用非线性生成装置输出。

4.一种基于交织技术的密钥流生成装置，其特征在于，包括：

序列选择模块，用于选择输入序列s，该输入序列s具有交织结构s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)且具有理想自相关分布的二元序列，其中，0_K代表长为K的全零列，K和T均为非零自然数，二元序列a_j满足条件d(a_T-j)＝d(a_j)，d(a_j)表示序列a_j的平衡差，j满足1≤j≤T-1；

序列处理模块，用于截取s的左η移位序列L^η(s)，选择从s的第η位开始输出，然后对序列L^η(s)进行取反得到将s＝I(0_K；a₁；a₂；…；a_T-1)的全零列变成0_K变成全1列1_K，得到序列s′；截取s′的左η移位序列L^η(s′)，选择从s′的第η位开始输出；

序列输出模块，用于对以上序列s、s′以及L^η(s′)进行同步，然后按照从左到右的顺序依次输出数据从而得到交织序列

5.权利要求4所述的基于交织技术的密钥流生成装置，其特征在于，所述输入序列s包括勒让德序列、孪生素数序列、广义GMW序列。

6.如权利要求4所述的基于交织技术的密钥流生成方法，其特征在于，所述输出数据采用线性移位生成装置输出，或者根据具体序列采用非线性生成装置输出。