Stream Ciphers(流密码)
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介绍
另一种构造对称密钥加密方案的方法
通过PRNG知道：
- 一个安全的PRNG产生的输出看起来与随机没有区别
- 无法看到内部PRNG状态的攻击者无法了解到任何输出
- 如果使用PRNG的输出作为one-time pad的key呢?
流密码:一种对称加密算法，使用伪随机比特作为one-time pad的密钥
加密和解密双方使用相同伪随机加密数据流(pseudo-random stream)作为密钥，明文数据每次与密钥数据流顺次对应加密，得到密文数据流。实践中数据通常是一个位(bit)并用异或(xor)操作加密
当key被重用时，one-time pad是不安全的。如何在不重用的情况下加密多条消息?
- 对于每个消息，将key和随机IV连接在一起作为PRNG的seed。发送带有密文的IV
安全性
假设伪随机输出是安全的，流密码则是IND-CPA安全
在一些流密码中，若太多明文被加密，安全性就会受到损害
- e.g. 在AES-CTR中，如果加密了太多的块以至于计数器环绕，将开始重用密钥
- 在实践中，如果密钥是n位长，通常在输出\(2^{n/2}\)位后停止
效率
流密码可以在新元素到达时不断地处理它们
- 只需要维护PRNG的内部状态
- 随着输入的增加，不断生成更多的PRNG输出
与分组密码相比：需要操作模式来处理较长的消息，而像AES-CBC这样的模式需要填充才能起作用，因此在Stream上不能很好地工作
某些流密码的好处:可以在不解密整个密文的情况下解密密文的一部分
- e.g.AES-CTR, 如果只解密第
i块，则计算\(E_K(nonce || i)\)并和第i个密文块进行XOR - e.g. ChaCha20(另一种流密码)允许解密密文的任意部分
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