检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2024年第12期51卷 342-342页

作者： CCF微信公众号

近年来量子计算发展迅速,引发公钥密码破解的信息安全威胁日益迫近,应对量子计算信息安全威胁已成为全球信息安全管理机构和信息通信等行业的关注热点。由中国计算机学会(CCF)主办,CCF抗恶劣环境计算机专委会、北京大学网络空间安全研... 详细信息

近年来量子计算发展迅速,引发公钥密码破解的信息安全威胁日益迫近,应对量子计算信息安全威胁已成为全球信息安全管理机构和信息通信等行业的关注热点。由中国计算机学会(CCF)主办,CCF抗恶劣环境计算机专委会、北京大学网络空间安全研究院、中国电科15所共同承办的《抗量子计算密码及应用研讨会》于2024年11月15日在京举办。会议由CCF抗恶劣环境计算机专委会主任刘爱民主持,北京大学教授、中国密码学会副理事长徐茂智出席并致辞。

关键词：中国计算机学会网络空间安全信息安全威胁信息安全管理抗量子计算密码信息通信量子计算应用研讨会

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矩阵分解在密码中应用研究

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密码学报 2014年第4期1卷 341-357页

作者：张焕国刘金会贾建卫毛少武吴万青武汉大学计算机学院武汉430072 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉430072

矩阵在密码学中有着悠久的应用历史.有一些基于矩阵的密码是安全的,如McEliece密码、格密码等.但是也有一些基于矩阵的密码是不安全的,如某些背包密码等.由于矩阵运算效率高,所以基于矩阵的密码具有效率高的优点.基于矩阵的密码的另一... 详细信息

矩阵在密码学中有着悠久的应用历史.有一些基于矩阵的密码是安全的,如McEliece密码、格密码等.但是也有一些基于矩阵的密码是不安全的,如某些背包密码等.由于矩阵运算效率高,所以基于矩阵的密码具有效率高的优点.基于矩阵的密码的另一个优点是具有抗量子计算攻击的潜力.随着量子计算技术的发展,量子计算机对现在广泛使用的一些公钥密码(如RSA、ECC、ElGamal等)构成了严重威胁.这是因为在量子计算环境下,基于交换代数结构上许多困难问题存在有效的量子算法.但是基于非交换代数结构上的困难问题目前还没有有效的量子算法.所以密码界普遍认为,非交换代数结构上的公钥密码具有抵抗量子计算攻击的潜力(如纠错码密码、格密码和多变量密码等).由于矩阵运算具有非交换属性,所以基于矩阵的密码具有抗量子计算攻击的潜力.基于矩阵的密码的安全性与矩阵分解的困难性密切相关.因此,为了设计构造安全的密码,特别是设计构造安全的抗量子计算密码,有必要研究矩阵分解问题及其计算复杂性.本文综合论述了矩阵分解的方法、矩阵分解的计算复杂性,以及矩阵分解在密码安全性分析中的应用等内容,并对矩阵分解研究中存在的难点问题以及未来可能的发展方向进行了展望.

关键词：密码学抗量子计算密码计算复杂性矩阵分解方程组求解

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基于联盟区块链平台下抗量子计算安全机制研究

基于联盟区块链平台下抗量子计算安全机制研究

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作者：孙奥华中农业大学

学位级别：硕士

联盟区块链是一种旨在为特定行业或组织提供定制解决方案的区块链形式,它具有透明性、可追溯等优点,可以帮助参与者实现更高效、更安全、更可靠的交易和数据管理。目前,联盟链已广泛应用于不同管理场景中,成为了跨公司和跨组织进行数据... 详细信息

联盟区块链是一种旨在为特定行业或组织提供定制解决方案的区块链形式,它具有透明性、可追溯等优点,可以帮助参与者实现更高效、更安全、更可靠的交易和数据管理。目前,联盟链已广泛应用于不同管理场景中,成为了跨公司和跨组织进行数据共享的主要解决方案。然而现有的区块链安全机制严重依赖传统公钥密码系统,随着量子计算机的日益发展,传统公钥密码的安全基石将被打破。针对此问题,本文根据不同的应用场景,对联盟区块链平台下抗量子计算的安全机制进行了研究,提出了以下两种方案解决现有的问题,具体工作如下。(1)联盟区块链需要为系统中的所有应用程序(如用户)提供身份证书和密钥交换机制,现有的解决方案严重依赖传统的公钥密码系统,为此本文设计并实现了一种用于联盟区块链的抗量子(Post Quantum,PQ)用户认证和密钥交换方法。该方法基于美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)国际标准征集中的当前轮所有PQ公钥密码算法(即数字签名和加密/密钥封装机制)和Hyperledger Fabric平台,设计了基于链码的证书中心(Certificate Authority,CA),为联盟区块链内的所有应用程序提供三层的抗量子证书服务。在此基础上,用户之间可以使用CA提供的KEM(Key Encapsulation Mechanisms,KEM)证书进一步交换密钥。为方便进一步开发,本文提供了链码、客户端代码和相关接口。针对可能存在的攻击,本文进行了安全分析与设计以保护链上用户身份信息的安全。(2)在基于联盟链的金融监管和司法取证等场景中,密钥托管服务提供了访问控制和审计功能,以帮助确保只有授权人员才能访问密钥,进而使用密钥解密相关数据。由于现有联盟区块链密钥托管方案使用了传统的非对称加解密算法,无法抵御量子计算机的攻击。为此,本文基于NIST标准征集当前轮PQ KEM算法、秘密共享协议和Merkle累加器,提出了基于联盟区块链的增强型抗量子密钥托管方法,能够支持细粒度的密钥/数据访问控制和用户身份隐私保护,同时能够防止密钥托管节点单点不诚实和串谋的情况。本文提供了基于Hyperledger Fabric实现的智能合约、配置文件和相关接口,以供开发者进行二次应用开发。针对攻击者可能发起的攻击,本文进行了详细的安全性分析。(3)本文对上述两个方法在链上执行时间和链上存储空间进行了评估,测试结果显示:基于联盟链的抗量子用户认证和密钥交换方法中,所有用户操作执行时间在200毫秒内,基于某些特定算法的操作甚至在20毫秒内完成执行,链上的总存储空间在10KB以内;基于联盟区块链的增强型抗量子密钥托管方法中,大多数步骤的执行时间在30到60毫秒之间,链上总存储空间大多数保持在5KB左右。综上所述,本文提出的方法对基于抗量子密码的联盟区块链上用户身份的认证性和数据的机密性研究具有一定参考和指导意义,对联盟区块链安全的进一步发展有推动作用。

关键词：联盟区块链抗量子计算密码身份认证和密钥交换密钥托管

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一种新的具有80比特安全性的多变量公钥密码体制

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西南大学学报（自然科学版） 2014年第11期36卷 201-208页

作者：瞿云云韦立黄华伟邓伦治贵州师范大学数学与计算机科学学院贵阳550001

将多变量公钥密码MI体制与基于QC-LDPC码的纠错码密码串联起来,提出了一种新的具有80比特安全性的抗量子计算的多变量公钥密码体制.新体制基于有限域上多变量非线性方程组求解的困难性问题及任意线性码的译码困难性问题,分析表明新体制... 详细信息

将多变量公钥密码MI体制与基于QC-LDPC码的纠错码密码串联起来,提出了一种新的具有80比特安全性的抗量子计算的多变量公钥密码体制.新体制基于有限域上多变量非线性方程组求解的困难性问题及任意线性码的译码困难性问题,分析表明新体制是安全有效的,具有私钥较小的优点.

关键词：多变量公钥密码 QC-LDPC码抗量子计算密码 MQ问题循环矩阵

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HKKS密钥交换协议分析

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计算机学报 2016年第3期39卷 516-528页

作者：刘金会张焕国贾建卫王后珍毛少武吴万青武汉大学计算机学院武汉430072 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉430072

量子计算技术的发展对基于大整数因子分解、离散对数等问题具有交换代数结构的密码体制(如RSA、ECC和EIGamal密码)构成威胁,因此研究具有非交换代数结构的密码体制是一项富有挑战性的课题.针对该课题,Kahrobaei等人于2013年将一般矩阵... 详细信息

量子计算技术的发展对基于大整数因子分解、离散对数等问题具有交换代数结构的密码体制(如RSA、ECC和EIGamal密码)构成威胁,因此研究具有非交换代数结构的密码体制是一项富有挑战性的课题.针对该课题,Kahrobaei等人于2013年将一般矩阵群环作为平台提出了HKKS密钥交换协议并且于2014年将有限域上的矩阵群作为平台介绍该HKKS密钥交换协议.该文针对基于有限域上矩阵群的HKKS密钥交换协议,提出了4种攻击方法:结构攻击、线性化方程组攻击、超定多变量方程组攻击和离散对数方法攻击,并且分别给出了对应的算法描述和有效性分析.通过分析可知:(1)结构攻击算法是确定性算法,能够在O(n2ω)计算复杂度内获得共享密钥,其中n是矩阵H的阶数,ω≈2.3755;(2)线性化方程组攻击和超定多变量方程组攻击都利用Halmiton-Caylay定理将HKKS协议中私钥矩阵对(Ha,(HM)a)和(H-a,(HM)a)进行线性表示,采用线性方程组求解和XL算法求出一个相应的等价私钥矩阵进而计算共享密钥,这两种攻击方法的计算复杂度分别是O(nω+1)和O(n2ω);(3)当矩阵H(或者是矩阵HM)的特征多项式可约时,离散对数方法利用伴侣矩阵的性质分析P-HKKS问题进而求出该协议的私钥a(或者b),分析该方法的计算复杂度是O(n4).与此同时,该文分别将结构攻击、线性化方程组攻击、超定多变量方程组攻击应用到一般矩阵群环上的HKKS协议,这3种攻击方法也分别能够在多项式计算复杂度内得到共享密钥.与ACNS 2014会议上提出的线性代数攻击方法相比,结构攻击方法是确定性算法并且线性化方程组攻击的计算复杂度最低.最后,该文在给出攻击算法的基础上对HKKS协议给出了一些修正建议.

关键词：密码学抗量子计算密码密钥交换协议密码分析矩阵分解

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基于矩阵填充问题的五轮零知识身份认证方案

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通信学报 2021年第11期42卷 79-86页

作者：王后珍蔡鑫伟郭岩张焕国武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430072 密码科学技术国家重点实验室北京100878

针对现存绝大多数身份认证协议容易遭受量子计算攻击及实现效率低的缺陷,基于矩阵填充(MC)问题构造了一种安全高效的五轮零知识身份认证方案。由于MC问题是NP完全的,所提方案具有很好的抗量子计算攻击潜力。相较于目前已有类似方案,所... 详细信息

针对现存绝大多数身份认证协议容易遭受量子计算攻击及实现效率低的缺陷,基于矩阵填充(MC)问题构造了一种安全高效的五轮零知识身份认证方案。由于MC问题是NP完全的,所提方案具有很好的抗量子计算攻击潜力。相较于目前已有类似方案,所提方案通过增加单轮交互将欺骗概率由2/3降至1/2,同时兼具容易实现、密钥尺寸小等优点。此外,采用Fiat-Shamir密码转换技术还可将所提五轮零知识认证协议转换为高效的具有抗量子计算攻击潜力的数字签名方案。

关键词：抗量子计算密码身份认证零知识证明矩阵填充问题

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相关随机分析线性子空间的伪适应性零知识证明

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密码学报 2018年第2期5卷 101-110页

作者：刘金会禹勇杨波吴万青陕西师范大学计算机科学学院西安710119 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093 河北大学空间网络安全与计算机学院保定071002

非交互式零知识(non-interactive zero-knowledge,NIZK)证明是零知识证明的一种,它也是密码学协议中的一个重要工具.非交互式零知识证明系统有着很多的应用,可以将其应用在数字签名方案、公钥密码体制以及密钥分配体制等.矩阵运算具有... 详细信息

非交互式零知识(non-interactive zero-knowledge,NIZK)证明是零知识证明的一种,它也是密码学协议中的一个重要工具.非交互式零知识证明系统有着很多的应用,可以将其应用在数字签名方案、公钥密码体制以及密钥分配体制等.矩阵运算具有非交换属性,基于非交换代数结构的公钥密码算法,目前还没有量子计算算法,因此,基于矩阵的零知识证明具有抗量子计算攻击的潜力.Kiltz等人在EUROCRYPT 2015上构造了一个线性空间的伪适应性非交互式零知识证明(quasi-adaptive NIZK,QANIZK),同时将该技巧推广到保持线性同态结构的签名方案.针对这类方案,本文主要介绍了一种相关随机攻击方法,分别对线性空间的具有适应性合理性的QANIZK,简单的具有适应性一次模拟合理性的QANIZK和QANIZK构造进行了相关随机分析.在对方案的相关随机分析过程中,首先给定一个合理的假设,分析方案的公私密钥对,通过求解代数方程组,获取一些等价密钥,进而伪造签名.然后,分别介绍攻击方法相关的算法描述,有效性分析和攻击成功的概率.最后说明攻击方法的合理性并提出进一步的分析研究.

关键词：密码学抗量子计算密码非交互式零知识证明密码分析相关随机攻击

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密码格中行列式的若干定义及性质比较研究

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西南民族大学学报（自然科学版） 2019年第6期45卷 598-602页

作者：杨军李庆西南民族大学计算机科学与技术学院

格密码学近年被认为是抗量子计算攻击的新型公钥密码系统之一.首先在前人工作的基础上,证明"满秩整数格的行列式必为正整数"的较强结果.其次给出"实数格的行列式是一个与基选择无关的格不变量"的完整证明.最后站在... 详细信息

格密码学近年被认为是抗量子计算攻击的新型公钥密码系统之一.首先在前人工作的基础上,证明"满秩整数格的行列式必为正整数"的较强结果.其次给出"实数格的行列式是一个与基选择无关的格不变量"的完整证明.最后站在集合论、高等代数及抽象代数的交叉视角下指出国内外信息安全专业流行教材及文献中6处相关概念的描述不足之处,并给出具体改进建议.

关键词：抗量子计算密码满秩格整数格等价基格行列式格不变量幺模矩阵

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NTRU格上高效的身份基线性同态签名方案

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电讯技术 2020年第5期60卷 502-510页

作者：张建航曹泽阳徐庆征宋晓峰空军工程大学防空反导学院西安710051 国防科技大学信息通信学院西安710106

针对现有的格上身份基线性同态签名方案密钥存储量大、结构复杂导致方案实际运行效率相对偏低的问题,提出了一个NTRU(Number Theory Research Unit)格上高效的身份基线性同态签名方案。首先在密钥生成阶段利用NTRU密钥生成算法产生主密... 详细信息

针对现有的格上身份基线性同态签名方案密钥存储量大、结构复杂导致方案实际运行效率相对偏低的问题,提出了一个NTRU(Number Theory Research Unit)格上高效的身份基线性同态签名方案。首先在密钥生成阶段利用NTRU密钥生成算法产生主密钥,接着采用格基委派算法给出身份签名私钥,最后运行NTRU格上原像抽样算法产生出线性同态签名。对方案的安全性证明与性能分析结果表明,新方案满足正确性,具有弱内容隐私性。在随机预言机模型下,该方案在小整数解问题困难性条件下满足适应性选择身份和选择消息的存在性不可伪造性。同时,由于采用NTRU格的特殊结构,新方案在密钥量与运行效率方面与已有方案相比较均具有显著的优势,这对于计算资源受限环境的同态认证中具有重要的应用价值。

关键词：抗量子计算密码线性同态签名 NTRU格小整数解问题原像抽样算法

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联盟区块链上数据隐私性和安全性保护机制研究

联盟区块链上数据隐私性和安全性保护机制研究

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作者：蔡晓雯华中农业大学

学位级别：硕士

目前,联盟链已广泛应用于不同场景中,成为了跨公司和跨组织进行数据共享的主要解决方案。然而由于具有透明性、可追溯性的内在特性,在部署和运行区块链系统时,联盟链上数据的隐私性和机密性很容易受到侵犯。针对此问题,本文根据不同应... 详细信息

目前,联盟链已广泛应用于不同场景中,成为了跨公司和跨组织进行数据共享的主要解决方案。然而由于具有透明性、可追溯性的内在特性,在部署和运行区块链系统时,联盟链上数据的隐私性和机密性很容易受到侵犯。针对此问题,本文根据不同应用场景,对联盟链上数据的隐私性和安全性保护机制进行了研究,提出了以下两种方法解决链上数据的隐私性和机密性问题,具体工作如下。（1）在基于联盟链的安全监管等应用场景中,区块链成员在身份公开的情况下,要求其上传的数据能够进行安全范围的审计,而又不能暴露数据本身。为了解决链上隐私数据的审计问题,本文提出了基于零知识范围证明的联盟链上数据审计隐私保护方法。该方法以弱耦合的方式将非交互式零知识范围证明算法Bulletproofs与联盟链Hyperledger Fabric相结合,基于链码实现标准范围和任意范围的隐私数据审计。该方法支持单值标准范围和任意范围的证明与验证;同时为了提高效率,支持多值标准范围和任意范围的聚合证明与批量验证;为了支持多方应用场景,还实现来自多方的标准范围和任意范围数据的聚合证明与批量验证。为方便进一步开发,该方法提供了链码、客户端代码和相关接口。针对可能存在的攻击,该方法进行了安全分析与设计以保护链上隐私数据和链码的安全。（2）在基于联盟链的金融监管和司法取证等场景中,联盟链上的普通用户希望将其链上私密数据进行加密保护,监管部门则希望对链上的私密数据进行安全监管。密钥托管是解决此问题的方法之一,但是目前密钥托管方案严重依赖传统的非对称加解密算法,极容易受到量子计算机的攻击。因此为了保护链上数据的机密性,本文基于密钥托管思想和抗量子计算密码,提出了联盟链上有监督的私密数据共享方法,具体而言通过集成美国国家标准与技术研究院公布的第三轮抗量子密码中的密钥封装机制算法,利用链码设计了联盟链上的抗量子攻击的密钥托管系统。该方法在Hyperledger Fabric上实现并提供了客户端代码、链码和相关接口,以供开发者进一步的应用开发。针对可能存在的攻击,该方法进行了安全机制的设计,同时对抗量子密码使用也进行了安全分析,从而为系统提供足够的安全性。（3）本文分别在执行时间和链上存储空间方面对提出的两种方法进行性能评估。基于零知识范围证明的联盟链上数据审计隐私保护方法的测试结果显示,随着总隐私数据量呈指数增长,证明生成时间和验证时间仅呈线性增长,链上总存储大小仅呈对数增长。基于抗量子密码的联盟链上有监督的私密数据共享方法的测试结果显示,关键步骤执行时间保持在毫秒级别,链上总存储空间大多数保持在10KB以内。综上所述,本文提出的方法对联盟链上数据隐私性和机密性保护机制的研究具有推动作用,对推进联盟链更广泛应用具有实际意义。

关键词：联盟区块链数据隐私性和机密性零知识范围证明密钥托管抗量子计算密码

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