检索结果-内蒙古大学图书馆

本文提出一种低功耗软硬结合sm2算法实现方案,利用低功耗处理器Cortex-M0调用硬件中sm2协处理器的功能模块,可以在资源受限的RFID设备中实现.为减少sm2域运算层的功耗和资源,本文使用KOM算法的串行计算和并行计算设计低功耗乘法器,并且优化模约减,合并模加减.在多倍点运算层中采用了固定窗口NAF标量乘算法,并对其进行部分改进,该算法在面对SPA攻击时既保持了良好的安全性,又通过减少计算量的方式提高了性能,并降低了功耗.本文采用软硬结合的方式来实现Barrett算法、sm2签名和验签算法,达到提升整体的性能并降低资源消耗的目标.实验测试结果表明,sm2协处理器在时钟频率为50 MHz的条件下,计算任意标量点的速度可达到0.869 ms/次,且仅消耗了4.9μJ的能量.Cortex-M0和sm2协处理器通过软硬件结合方式,签名速度可达0.98 ms/次,验签速度为1.74 ms/次.

关键词： RFID sm2算法软硬件结合低功耗

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sm2算法软件实现的安全性分析与防护

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计算机应用研究 2021年第9期38卷 2811-2815页

作者：王腾飞张海峰许森上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 北京智芯微电子科技有限公司北京100192 观源(上海)科技有限公司上海200241

国家商用密码标准sm2是以椭圆曲线密码学为基础的公钥密码体制,在软件实现的过程中可能面临敏感数据侧信道泄露的风险。为了提高sm2算法在实际应用中的安全性,针对基于多精度整数和有理算术C语言库(MIRACL)的sm2软件实现,利用缓存计时... 详细信息

国家商用密码标准sm2是以椭圆曲线密码学为基础的公钥密码体制,在软件实现的过程中可能面临敏感数据侧信道泄露的风险。为了提高sm2算法在实际应用中的安全性,针对基于多精度整数和有理算术C语言库(MIRACL)的sm2软件实现,利用缓存计时攻击方法进行了分析。提出监测地址的选取策略,尽可能避免因缓存块大小、时间精度以及数据预取技术带来的误差,并根据泄露点提出改进的固定时长防护方案。实验表明,在以同样方式实施的缓存计时攻击条件下,固定时长的标量乘函数比MIRACL库提供的标量乘函数能够更好地保护sm2中的敏感数据。说明基于MIRACL函数库实现的sm2算法需要采取必要的防护手段,才能具备抵御缓存计时攻击的安全性。

关键词： sm2算法缓存计时攻击 MIRACL函数库椭圆曲线密码

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sm2算法快速实现研究

SM2算法快速实现研究

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作者：孙宏健电子科技大学

学位级别：硕士

sm2椭圆曲线密码算法是我国于2010年公布的国家商用密码标准之一。它包括数字签名、密钥协商、加密等三部分。sm2算法中选取的椭圆曲线参数为256bit长度整数,使得sm2算法中的标量乘运算的计算复杂度较高,因此sm2密码算法的软硬件快速实... 详细信息

sm2椭圆曲线密码算法是我国于2010年公布的国家商用密码标准之一。它包括数字签名、密钥协商、加密等三部分。sm2算法中选取的椭圆曲线参数为256bit长度整数,使得sm2算法中的标量乘运算的计算复杂度较高,因此sm2密码算法的软硬件快速实现对于该标准的普及具有重要意义。本文围绕椭圆曲线上的标量乘的快速计算,对sm2算法的快速实现进行研究,研究工作主要包括以下三个方面:(1)本文在滑动窗法的基础上,提出了一种改进的标量乘算法。改进算法对标量k的展开系数采用窗口宽度为w的非邻接形式展开,当窗口宽度为w时,k的展开系数最大为2w-1,滑动窗法需要预计算奇数倍点并存储才能完成标量乘法的计算。本文采用预计算并存储素数倍点的方式,相比滑动窗法,减少了预计算阶段的计算量。当k的长度为256 bit时,本文改进的标量乘算法相比滑动窗法减少了14.52%的计算量。(2)在大整数的模乘计算方面,本文对二进制Montgomery模乘算法进行优化改进,在模乘算法的核心循环计算中使用两个二进制的变量α0=(s0+aj·b0)mod 2和α1=aj作为标志位。对每次循环输入的aj,只需进行且运算、模2运算和移位计算即可完成原算法3次的乘法。同时,改进算法中还避免了Montgomery模乘算法中最后一步的减法计算。二进制的标志位也更易于在FPGA等硬件上的实现。(3)本文基于GmSSL开源库中的sm2算法,对提出的两种优化算法进行了编程实现,对使用本文两种改进算法的sm2加密算法与原始的sm2加密算法分别进行签名、验签及加解密验证。sm2算法的签名、验签的效率提高了 39%以上,加解密效率提高超过了 15%。

关键词： sm2算法椭圆曲线密码体制标量乘法 Montgomery模乘算法

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基于国密sm2算法的局部可验证聚合签名算法研究

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信息安全研究 2024年第2期10卷 156-162页

作者：沈荣耀马利民王佳慧张伟北京信息科技大学北京未来区块链与隐私计算高精尖中心北京100101 北京信息科技大学计算机学院北京100101 北京信息科技大学国家经济安全预警工程北京实验室北京100101 国家信息中心信息与网络安全部北京100045

国密sm2算法基于椭圆曲线密码体制,由国家密码管理局于2010年发布,目前广泛应用于电子政务、医疗、金融等领域,其中数字签名作为sm2算法的主要应用,各种安全应用场景下产生的签名、验签操作次数呈指数级增长.针对海量sm2数字签名占用较... 详细信息

国密sm2算法基于椭圆曲线密码体制,由国家密码管理局于2010年发布,目前广泛应用于电子政务、医疗、金融等领域,其中数字签名作为sm2算法的主要应用,各种安全应用场景下产生的签名、验签操作次数呈指数级增长.针对海量sm2数字签名占用较大的存储空间,且对签名逐个验证效率较低的问题,提出一种基于国密sm2算法的局部可验证聚合签名方案,使用聚合签名,降低存储开销,提高验证效率.另一方面,针对验证方仅验证指定消息及聚合签名时,也必须获取聚合时的全部消息明文的问题,利用局部可验证签名,使得验证方仅需指定消息、聚合签名及短提示即可完成验证.对方案的正确性及安全性进行分析.通过实验数据和理论分析,与同类方案相比,该方案具备较高性能.

关键词： sm2算法聚合签名局部可验证签名椭圆曲线数字签名算法

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基于原子防护的sm2算法实现及简单功耗分析

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科学技术与工程 2021年第29期21卷 12623-12630页

作者：刘辉志胡毅甘杰涂因子王喆成嵩姜明刚北京智芯微电子科技有限公司北京100027

sm2算法是中国商用椭圆曲线公钥密码标准算法。sm2算法实现过程中如不加防护措施,攻击者利用简单功耗分析(simple power analysis,SPA)即可破解私钥。为有效防御SPA攻击,提高算法性能,以安全芯片为基础,针对椭圆曲线标量乘运算采用优化... 详细信息

sm2算法是中国商用椭圆曲线公钥密码标准算法。sm2算法实现过程中如不加防护措施,攻击者利用简单功耗分析(simple power analysis,SPA)即可破解私钥。为有效防御SPA攻击,提高算法性能,以安全芯片为基础,针对椭圆曲线标量乘运算采用优化的原子防护方法,软硬件实现了sm2算法。同时搭建安全评估环境,进行安全分析实验。结果表明,原子块内功耗波形变化规律基本一致,但原子块间局部功耗波形随着标量乘系数比特值不同而存在明显差异,从而导致私钥泄露,成为信息安全隐患。针对泄露位置进行原因分析,提出了改进的实现策略。实验结果表明所提出的策略可有效抵御SPA攻击。

关键词： sm2算法原子防护简单功耗分析(SPA) 旁路攻击

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基于国密sm2算法的证书透明日志系统设计

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信息网络安全 2023年第11期23卷 9-16页

作者：陈立全薛雨欣江英华朱雅晴东南大学网络空间安全学院南京211189 西藏民族大学信息工程学院咸阳712082

证书透明日志系统具有广泛应用前景,但当前的证书透明日志系统多采用存在一定局限性的RSA算法和ECC算法,且无法识别基于国密算法的SSL证书。文章提出了一种基于国密sm2算法的证书透明日志系统设计方法,采用sm2算法生成日志系统签名密钥... 详细信息

证书透明日志系统具有广泛应用前景,但当前的证书透明日志系统多采用存在一定局限性的RSA算法和ECC算法,且无法识别基于国密算法的SSL证书。文章提出了一种基于国密sm2算法的证书透明日志系统设计方法,采用sm2算法生成日志系统签名密钥和数字签名证书透明日志数据,采用sm3算法作为系统的摘要算法来计算日志签名数据的哈希值,实现支持国密SSL证书的证书透明日志系统,用于保障国密SSL证书的安全可信。

关键词：证书透明日志系统国密SSL证书国密HTTPS加密 sm2算法

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基于sm2算法的无证书多重签名及其在区块链交易中的应用

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计算机工程 2024年

作者：朱炳丞周凤田有亮向阿新熊伟彭长根贵州大学公共大数据国家重点实验室贵州大学计算机科学与技术学院贵州大学密码学与数据安全研究所贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室

多重签名广泛应用于区块链交易方案，随着区块链应用国产化的需求不断增长，安全高效的sm2算法还缺少多重签名方面的研究。此外，现有方案大多依赖于PKI体系来实现证书管理，且存在效率和扩展性问题。为解决这些问题，提出了一种基于sm... 详细信息

多重签名广泛应用于区块链交易方案，随着区块链应用国产化的需求不断增长，安全高效的sm2算法还缺少多重签名方面的研究。此外，现有方案大多依赖于PKI体系来实现证书管理，且存在效率和扩展性问题。为解决这些问题，提出了一种基于sm2算法的无证书多重签名方案。首先，在sm2密钥生成阶段引入无证书密码机制，避免代价高昂的证书管理，设计密钥持有证明，抵御恶意密钥攻击。其次，通过引入树形结构，设计“线上-线下”的sm2多重签名算法，实现了签名生成的高效性和高可扩展性，并在随机预言机模型下证明了该方案满足EUF-CMA。最后，基于所提方案应用于Hyperledger Fabric 联盟链优化了区块链交易流程.性能分析表明与现有签名方案比较，所提方案在保证安全性的前提下，有效降低了计算开销和通信开销。

关键词：区块链多重签名 sm2算法无证书密码随机预言机模型

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椭圆曲线密码及sm2算法实现优化技术研究

椭圆曲线密码及SM2算法实现优化技术研究

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作者：李杨中国科学院大学

学位级别：博士

计算机技术近年来快速发展，大量隐私和机密数据通过网络传输，因此网络信息安全成为迫切需要解决的问题。密码技术是信息安全的核心技术，而其中公钥密码技术是解决安全传输的基础。sm2椭圆曲线公钥密码算法是由国家密码管理局公布的... 详细信息

计算机技术近年来快速发展，大量隐私和机密数据通过网络传输，因此网络信息安全成为迫切需要解决的问题。密码技术是信息安全的核心技术，而其中公钥密码技术是解决安全传输的基础。sm2椭圆曲线公钥密码算法是由国家密码管理局公布的一项密码标准，其基本思想来源于椭圆曲线密码算法ECC。sm2算法对比常用的RSA算法具有密钥长度短、安全性高等优点。由于sm2算法的优势和国家相关政策的推动，其应用将会越来越广泛。研究如何实现安全高效的sm2椭圆曲线公钥密码算法具有重大的意义。\n 与ECC算法相同，sm2算法最消耗时间的操作仍是标量乘运算。因此如何快速高效的实现标量乘，对ECC和sm2算法的实现起到重要的作用。已有文献中对标量乘的优化主要从标量乘算法优化、点运算方法优化和有限域计算方法优化三个层次进行。本文针对ECC和sm2椭圆曲线公钥密码算法实现优化技术进行研究，通过对标量乘算法从底层到上层优化，提升ECC和sm2算法计算速度。\n 主要研究工作和创新点有以下几方面:\n (1)素数域标量乘算法优化\n 针对素数域标量乘运算，提出一种抗SPA攻击的优化固定基comb算法。该算法基于Mohamed算法基本思想，外部仍使用Mohamed算法结构内部使用优化的标量编码方法，在保证算法性能的基础上使算法能够抗SPA攻击。在OCTEONCN6645上，对160/192/224/256位的标量乘算法进行评估，在存储预计算点个数相同的情况下，本文提出算法的速度远远高于Joye-Tunstall算法。\n (2)二进制域标量乘算法优化\n 基于Akishita提出的计算双标量乘kP+lQ快速算法，提出一种计算三标量乘kP+lQ+tR快速算法。实验结果表明:该算法比单独计算的方法效率提高了约23％。在此基础上提出一种二分段和三分段Montgomery标量乘算法，这两种算法相对于原始Montgomery算法效率分别提高了约24.5％和22.6％。最后使用边信道原子化方法和“Montgomery窍门”进一步优化二分段和三分段算法，使得算法在提高运算效率的基础上，仍然保持原有抵抗SPA攻击的特性。实验结果表明:优化后的二分段Montgomery标量乘算法比原始的二分段算法效率提高了约50％。可以看出，新提出的算法在兼具安全性的基础上，计算速度也具有明显的优势。\n (3)适合带进位大数乘加指令的Montgomery模乘算法优化\n 基于计算多精度乘法的混合扫描算法(Hybrid Scanning: HS)和计算多精度平方的Lazy Doubling(LD)算法的基本思想，使用粗粒度集成的方式提出了一种新的Montgomery模乘算法CIPOHS和一种新的Montgomery模平方算法CILD。所提出的算法通过尽可能多的使用寄存器和合理的扫描顺序，有效地减少了内存存取操作的数量。在OCTEON CN6645处理器上实现算法，并根据处理器的特性进一步优化实现。实验结果表明:2048比特大数模乘，CIPOHS和CILD算法对比CIOS性能分别提高了47％和58％。另外由于CIPOHS和CILD算法的内循环均使用操作数扫描，因此较适合带进位大数乘加指令(Multiply-Add)嵌入式处理器，如支持64比特大数乘加指令VMULU的OCTEON CN6645处理器。\n (4)适合大数乘累加指令的Montgomery模乘算法优化\n 基于计算多精度乘法的连续操作数缓存算法(Consecutive Operand Caching:COC)的基本思想，提出另一种Montgomery模乘算法SCOC。吸取COC算法的基本思想，通过复杂的操作数缓存技术和对进位处理方式的改进减少内存存取数量。在MIPS64架构的处理器上实现该算法，实验结果表明:1024比特大数模乘，SCOC对比CIOS性能提高了4.17％。另外SCOC算法内循环使用乘积扫描方式，因此比较适用于支持乘累加指令(Multiply-Accumulate)的嵌入式处理器。\n (5) sm2椭圆曲线公钥密码系统设计与实现\n 基于OCTEON CN6645多核处理器，用软件方式设计和实现sm2椭圆曲线公钥密码系统。系统的主要功能包括:sm2数字签名验证，sm2公钥加解密和sm2密钥交换等。同时将文中创新点(2)和(3)提到的优化算法加入到系统的实现中，大大提高了系统各项功能的运算速度。实验结果表明，sm2椭圆曲线公钥密码系统能够正确的完成各项系统功能，且运算效率较高。

关键词：椭圆曲线密码 sm2算法标量乘边信道攻击多核处理器 Montgomery模乘算法

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