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流密码是语义安全的

目标:安全的PRG => 流密码是语义安全的。

G:K->{0,1}^n 安全的PRG,如果G是安全的,那么从G提取的密钥流是语义安全的。无法证明完美保密性,因为流密码较短,不可能完全安全。

如何证明?
任意的语义安全攻击者A,存在一个PRG攻击者B,使得Adv[A,E] <= 2*Adv[B,G]。A对流密码有可忽略优势,B对PRG有可忽略优势。
在这里插入图片描述

Challenger随机选一个秘钥,将GK加密切换为用r加密,用真正的随机填充而非伪随机填充。
攻击者无法察觉,因为生成器是安全的,无法赢得游戏,流密码一定是安全的。

proof let A be a semantic security adversary attacking E.
claim1:

      ∣ 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       R 
      
     
       0 
      
     
    
      ] 
     
    
      − 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       R 
      
     
       1 
      
     
    
      ] 
     
    
      ∣ 
     
    
      = 
     
    
      A 
     
    
      d 
     
     
     
       v 
      
      
      
        s 
       
      
        s 
       
      
     
    
      [ 
     
    
      A 
     
    
      , 
     
    
      O 
     
    
      T 
     
    
      P 
     
    
      ] 
     
    
      = 
     
    
      0 
     
    
   
     |Pr[R_{0}] - Pr[R_{1}]| = Adv_{ss}[A, OTP] = 0 
    
   
 ∣Pr[R0​]−Pr[R1​]∣=Advss​[A,OTP]=0

claim2: 存在一个PRG攻击者B,

      ∣ 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       W 
      
     
       b 
      
     
    
      ] 
     
    
      − 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       R 
      
     
       b 
      
     
    
      ] 
     
    
      ∣ 
     
    
      = 
     
    
      A 
     
    
      d 
     
     
     
       v 
      
      
      
        s 
       
      
        s 
       
      
     
    
      [ 
     
    
      B 
     
    
      , 
     
    
      G 
     
    
      ] 
     
    
   
     |Pr[W_{b}] - Pr[R_{b}]| = Adv_{ss}[B, G] 
    
   
 ∣Pr[Wb​]−Pr[Rb​]∣=Advss​[B,G]

=>

      A 
     
    
      d 
     
     
     
       v 
      
      
      
        s 
       
      
        s 
       
      
     
    
      [ 
     
    
      A 
     
    
      , 
     
    
      E 
     
    
      ] 
     
    
      = 
     
    
      ∣ 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       W 
      
     
       0 
      
     
    
      ] 
     
    
      − 
     
    
      P 
     
    
      r 
     
    
      [ 
     
     
     
       W 
      
     
       1 
      
     
    
      ] 
     
    
      ∣ 
     
    
      < 
     
    
      = 
     
    
      2 
     
    
      ∗ 
     
    
      A 
     
    
      d 
     
     
     
       v 
      
      
      
        s 
       
      
        s 
       
      
     
    
      [ 
     
    
      B 
     
    
      , 
     
    
      G 
     
    
      ] 
     
    
      = 
     
    
      2 
     
    
      ∗ 
     
    
      A 
     
    
      d 
     
     
     
       v 
      
      
      
        p 
       
      
        r 
       
      
        g 
       
      
     
    
      [ 
     
    
      B 
     
    
      , 
     
    
      G 
     
    
      ] 
     
    
   
     Adv_{ss}[A, E] = |Pr[W_{0}] - Pr[W_{1}]| <= 2*Adv_{ss}[B, G] = 2*Adv_{prg}[B, G] 
    
   
 Advss​[A,E]=∣Pr[W0​]−Pr[W1​]∣<=2∗Advss​[B,G]=2∗Advprg​[B,G]
标签: 安全

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