14、流密码技术详解：从基础到实战应用

流密码技术详解：从基础到实战应用

1. 计数器模式加密

计数器模式是一种流密码的加密方式。在这种模式下，初始化向量（IV）不一定要保密，但对于使用特定密钥的每条消息，IV 必须不同。若 IV 相同，两条消息的密钥流会一样，攻击者 Eve 就能利用叠加技术破解。

计数器模式的加密过程中，加密会出现周期性重复。周期长度取决于计数器何时回到初始状态。为避免问题，通信双方（如 Alice 和 Bob）需在计数器循环前更换密钥。

计数器模式还有一个有趣特性：能从消息中间开始加密或解密，只需将计数器设为合适数值。这使其适用于加密可能需逐块修改的文件。

2. 线性反馈移位寄存器（LFSR）

为增强分组密码的安全性，可增大块大小，也可采用小数据块（如 1 个字母或 1 位），并让新密钥块依赖多个前密钥块。

2.1 滞后斐波那契生成器

以 5 位十进制初始化向量为例，第 6 个密钥流数字等于前 2 个密钥流数字之和模 10，第 7 个等于第 2 和第 3 个数字之和模 10，以此类推。如初始化向量为 (1, 2, 0, 2, 9)，生成的序列为：

1, 2, 0, 2, 9, 3, 2, 2, 1, 2, 5, 4, 3, 3, 7, 9, 7, 6, 0, ...

此序列最终会重复，但周期长达 16401 步。这种生成密钥流的过程在旧文献中叫链式加法，新文献中称滞后斐波那契生成器（模 10）。

基于此密钥流的加密示例如下：
| 密钥流 | 1 | 2 |