全动态密钥流生成器DF-FCSR-8

潘臻，唐小虎

（西南交通大学 信息科学与技术学院，四川 成都 610031）

1 引言

在1994年，Klapper和Goresky提出了带进位的反馈移位寄存器（FCSR）[1]，给出的分析结果表明，FCSR易于实现，生成速度快，其极大周期序列（l-序列）有良好的统计特性，在带进位加的作用下，l-序列线性复杂度极高[1～4]，避免了使用LFSR的m-序列所受的B-M算法攻击，使得近十多年利用 FCSR构造密钥流生成器的方案被研究者所关注。但是由于FCSR基于2-adic理论，其生成序列的2-adic复杂度，利用有理数逼近算法[4]仅需要很短的序列段就可以将FCSR结构还原，因此要使用FCSR构造密钥流生成器，需要提高其2-adic复杂度，而线性滤波是一个可行的办法。在 2005年，Berger和Arnault利用FCSR主寄存器滤波的方法来产生密钥流，得到了好的效果，从而提出了F-FCSR滤波密钥流生成器族，且该生成器族序列生成速度快，生成序列统计特性好，线性复杂度高。同年在eSTREAM项目上他们提交了其设计的密钥流生成器，其硬件密钥流生成器F-FCSR-Hv2[5]最后通过了eSTREAM的评选，成为4个硬件方案之一。只是2008年Hell和Johansson在文献[6]中以很小的代价攻破了 F-FCSR-Hv2，攻击的关键是利用Galois表示的FCSR在运行中主寄存器会以一定的概率出现短暂的线性平移，而F-FCSR-Hv2滤波函数为线性函数，从而攻击者可以列出足够多的线性方程，以解线性方程的方法还原F-FCSR-Hv2生成器的状态。

极高的生成速度，简单的实现方式，良好的统计特性对于密钥流生成器来说，是至关重要的，由于当前对F-FCSR流密码族有效攻击手段只有Hell-Johnson攻击[6]，因此，如果某种改进方案能够在保证其他良好性质的同时避免Hell-Johnson攻击，将是对该密钥流生成器族的成功改进，具有很好的意义。……