检索结果-内蒙古大学图书馆

信息安全学报 2024年第5期9卷 178-188页

作者：王宇航徐哲清王志伟刘峰南京邮电大学计算机学院南京210023 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

无证书密码体制是在传统的基于证书的公钥密码体制和身份基的密码体制的基础上提出的一种新的密码体制。无证书密码体制不仅克服了传统公钥密码体制中的证书管理问题,更是解决了身份基的密码体制中的密钥托管问题,在巧妙地克服两者缺点... 详细信息

无证书密码体制是在传统的基于证书的公钥密码体制和身份基的密码体制的基础上提出的一种新的密码体制。无证书密码体制不仅克服了传统公钥密码体制中的证书管理问题,更是解决了身份基的密码体制中的密钥托管问题,在巧妙地克服两者缺点的同时,将两者的优势相结合。在实际应用中,高效和安全是大家设计方案所需要追求的目标,因此如何设计出安全高效的无证书密码算法一直是大家关注的焦点。多重签名用于证明一组签名者已对给定消息进行了签名,其签名长度与签名者数量无关。在区块链等共识场景中,使用多重签名算法是一种兼顾安全和效率的解决方案。目前,多重签名被越来越多地应用在区块链等共识场景下,其优点在于减少区块的存储消耗、正确性验证时间等。然而在共识场景下应用的多重签名方案中默认签名者为诚实实体,因此当存在“Byzantine节点”时,无法保证多重签名的安全有效。为了将无证书密码体制以及多重签名的优势结合起来,并提高多重签名方案在共识场景下的鲁棒性,本文提出了一种基于无证书的子分组多重签名方案。该方案中允许群中任意合法子分组代表群产生多重签名,并在签名聚合前验证所有单个签名的有效性。在本文中,我们定义了方案的鲁棒性,并给出了相应的证明;在随机预言机模型下,我们证明了本文方案在适应性选择消息攻击下具有不可伪造性。最后,由效率分析和仿真实验表明,本文方案中的多重签名生成效率较高。

关键词：无证书子分组多重签名鲁棒性 CDH假设

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基于运动向量修改的保持块间扰动最小的HEVC信息隐藏算法

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信息安全学报 2024年第4期9卷 139-149页

作者：唐小晶马熠余建昌张弘赵险峰中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100195 中国科学院大学网络空间安全学院北京100195 北京信息技术研究所北京100094

高效视频编码(High Efficiency Video Coding, HEVC)标准能够大幅度提升压缩效率,正被广泛应用中。为提高基于运动向量修改的HEVC视频隐写算法的安全性,本文结合了HEVC标准中帧间预测编码的新技术,并利用在运动向量域进行信息嵌入扰动... 详细信息

高效视频编码(High Efficiency Video Coding, HEVC)标准能够大幅度提升压缩效率,正被广泛应用中。为提高基于运动向量修改的HEVC视频隐写算法的安全性,本文结合了HEVC标准中帧间预测编码的新技术,并利用在运动向量域进行信息嵌入扰动较小的优点,提出了一种基于运动向量修改的保持块间扰动最小的HEVC信息隐藏算法。首先,该算法量化了修改运动向量后对当前高级运动向量预测(Advanced Motion Vector Prediction, AMVP)单元和其相邻融合(Merge)模式预测单元产生的扰动代价,将运动向量垂直分量和水平分量之和作为原始载体元素。其次,结合校验网格码(Syndrome Trellis Codes, STC),寻找扰动代价最小的嵌入路径,通过修改运动向量中绝对值较大的分量将信息嵌入在AMVP模式的预测单元运动向量上。此外,为减小对视频质量的影响,利用修改后的运动向量更新运动向量差值。实验结果表明,所提方法对视频序列进行信息嵌入后,由于本文引入的扰动代价判断可以有效控制视频质量变化,对视频序列的峰值信噪比、码率影响较小,所以该方法对视频的扰动很小。而且本文算法不仅在视频质量保护上有良好的性能,还对运动向量域专用隐写分析具有良好的抗检测能力,有利于基于HEVC视频码流的隐蔽通信的进一步发展。

关键词：信息隐藏高效视频编码运动向量高级运动向量预测

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针对RIAC同态加密算法的攻击

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密码学报 2023年第2期10卷 433-446页

作者：刘易简石冰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 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

RIAC(random iterative affine cipher)是一种具有加法同态性的加密算法,最初见诸于FATE、Fedlearn等开源联邦学习框架中.RIAC使用多个轮次模仿射密码嵌套进行加密,只需要模乘和模加运算,其性能比其他加法同态加密方案要高得多,但是RIA... 详细信息

RIAC(random iterative affine cipher)是一种具有加法同态性的加密算法,最初见诸于FATE、Fedlearn等开源联邦学习框架中.RIAC使用多个轮次模仿射密码嵌套进行加密,只需要模乘和模加运算,其性能比其他加法同态加密方案要高得多,但是RIAC的加密强度并不依赖任何困难性假设.本文研究了RIAC的安全性问题,提出了一种攻击,可以在已知几十组明文为0的密文的前提下,在数十秒内提取RIAC的私钥.讨论了几个在不改变RIAC结构的前提下可能进行的修复,但结果是这些修复均不能抵御所提攻击.根据此研究的安全通报,相关机构和开源组织已经在升级版本中删除了RIAC算法的相关内容.

关键词： RIAC算法同态加密联邦学习格基规约攻击

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基于SM9的CCA安全广播加密方案

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软件学报 2023年第7期34卷 3354-3364页

作者：赖建昌黄欣沂何德彪宁建廷福建省网络安全与密码技术重点实验室(福建师范大学) 福建福州350007 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室(武汉大学) 湖北武汉430072 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于... 详细信息

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.

关键词： SM9 广播加密 CCA安全定长密文

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基于程序约束的细粒度JVM测试程序约简方法

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软件学报 2024年第7期35卷 3204-3226页

作者：杜义恒王赞赵英全陈俊洁陈翔侯德俊郑开天津大学智能与计算学部天津300350 南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093 天津大学信息与网络中心天津300072

为了对Java虚拟机(JVM)进行测试,开发人员通常需要手工设计或利用测试生成工具生成复杂的测试程序,从而检测JVM中潜在的缺陷.然而,复杂的测试程序给开发人员定位及修复缺陷带来了极高的成本.测试程序约简技术旨在保障测试程序缺陷检测... 详细信息

为了对Java虚拟机(JVM)进行测试,开发人员通常需要手工设计或利用测试生成工具生成复杂的测试程序,从而检测JVM中潜在的缺陷.然而,复杂的测试程序给开发人员定位及修复缺陷带来了极高的成本.测试程序约简技术旨在保障测试程序缺陷检测能力的同时,尽可能地删减测试程序中与缺陷检测无关的代码.现有研究工作基于Delta调试在C程序和XML输入上可以取得较好的约简效果,但是在JVM测试场景中,具有复杂语法和语义依赖关系的Java测试程序约简仍存在粒度较粗、约简效果较差的问题,导致约简后的程序理解成本依然很高.因此,针对具有复杂程序依赖关系的Java测试程序,提出一种基于程序约束的细粒度测试程序约简方法JavaPruner.首先,在语句块级别设计细粒度的代码度量方法;随后,在Delta调试技术上引入语句块之间的依赖约束关系来对测试程序进行约简.以Java字节码测试程序为实验对象,从现有的针对JVM测试的测试程序生成工具中筛选出具有复杂依赖关系的50个测试程序作为基准数据集,并在这些数据集上验证JavaPruner的有效性.实验结果表明,JavaPruner可以有效删减Java字节码测试程序中的冗余代码.与现有方法相比,在所有基准数据集上,约简能力平均可提升37.7%.同时,JavaPruner可以在保障程序有效性及缺陷检测能力的同时,将Java字节码测试程序最大约简至其原有大小的1.09%,有效降低了测试程序的分析和理解成本.

关键词： Java虚拟机 JVM测试测试程序约简 Delta调试

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对轻量级分组密码PICO算法的差分攻击

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密码学报 2023年第4期10卷 685-701页

作者：王彩冰张志宇胡磊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 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

PICO算法是一个SP结构的迭代型轻量级密码算法,目前对该算法的差分分析和相关密钥分析研究尚未完善.本文借助自动化搜索技术,设计了一套基于SAT方法搜索SP结构算法差分路径和差分闭包的自动化工具,构建了搜索约减轮PICO算法差分路径以... 详细信息

PICO算法是一个SP结构的迭代型轻量级密码算法,目前对该算法的差分分析和相关密钥分析研究尚未完善.本文借助自动化搜索技术,设计了一套基于SAT方法搜索SP结构算法差分路径和差分闭包的自动化工具,构建了搜索约减轮PICO算法差分路径以及差分闭包的SAT模型,评估了PICO算法抵抗差分攻击的能力,提供了比之前分析结果更准确的安全评估.给出了1–22轮PICO算法的最优差分路径及其概率;搜索到概率为2−60.75的21轮差分闭包和概率为2−62.39的22轮差分闭包;实现了26轮PICO算法的密钥恢复攻击,攻击的时间复杂度为2101.106,数据复杂度为263,存储复杂度为263.研究了PICO算法抵抗相关密钥攻击的能力,发现PICO算法的密钥编排算法存在缺陷,构建了任意轮概率为1的相关密钥区分器,给出了全轮PICO算法的密钥恢复攻击.所提模型适用于其他轻量级密码算法,尤其是拥有更长的分组或者轮数更多的分组密码算法.

关键词： PICO算法 SP结构差分攻击布尔可满足性问题密钥恢复攻击相关密钥攻击

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基于边缘计算的并行密钥隔离聚合签名方案

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电子学报 2024年第3期52卷 1002-1015页

作者：周利峰殷新春宁建廷扬州大学信息工程学院江苏扬州225127 扬州大学广陵学院江苏扬州225128 福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350007 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

无线医疗传感器网络的出现为患者的治疗带来了极大的便利.但是,无线医疗传感器网络中往往都使用不可信的公共信道进行数据通信并且只有唯一的云服务器处理大量的医疗数据,这就导致了通信安全、隐私保护、密钥泄露、云服务器计算负担过... 详细信息

无线医疗传感器网络的出现为患者的治疗带来了极大的便利.但是,无线医疗传感器网络中往往都使用不可信的公共信道进行数据通信并且只有唯一的云服务器处理大量的医疗数据,这就导致了通信安全、隐私保护、密钥泄露、云服务器计算负担过大、延迟高等问题.此外,现有的大多数无证书聚合签名方案无法抵抗完全选择密钥攻击.针对上述问题,本文提出一种适用于无线医疗传感器网络基于边缘计算的无证书并行密钥隔离聚合签名方案.方案引入边缘计算的架构使得签名的验证和聚合过程在更靠近终端用户的边缘层进行,在降低中心云服务器计算负担的同时还能有效的保护患者的隐私.本文方案继承了无证书和密钥隔离技术的优点,同时避免了复杂的证书管理、密钥托管以及密钥暴露等问题.在随机预言模型下证明了本文方案可以抵抗完全选择密钥攻击、Type I攻击以及Type II攻击.性能分析表明,与相关无证书签名方案相比,本文方案的计算开销至少可降低74.03%,通信开销至少可降低25%.

关键词：无线医疗传感器网络无证书聚合签名并行密钥隔离边缘计算随机预言模型完全选择密钥攻击

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联邦学习中隐私攻击与防御综述

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信息安全学报 2025年第2期10卷 219-230页

作者：王恺楠张玉会侯锐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 中国科学院大学网络空间安全学院北京101408

联邦学习作为一种新兴的分布式机器学习框架。在保护用户隐私的同时实现数据共享与模型训练,已逐渐成为人工智能领域的重要研究方向。该方法通过多个数据提供方共同训练机器学习模型,能够在不泄露原始数据的前提下完成模型更新和优化。... 详细信息

联邦学习作为一种新兴的分布式机器学习框架。在保护用户隐私的同时实现数据共享与模型训练,已逐渐成为人工智能领域的重要研究方向。该方法通过多个数据提供方共同训练机器学习模型,能够在不泄露原始数据的前提下完成模型更新和优化。近年来,联邦学习因其在医疗、金融等领域的广泛应用而备受关注。然而,随着技术的不断发展,学术界也提出了多种针对联邦学习框架的攻击手段。本文对联邦学习领域中常见的攻击方法进行了系统性分析与分类。通过对现有攻击方法的不同属性进行深入研究,本文提出了基于攻击特性的分类策略,并基于这一分类策略对已有攻击方法进行了全面的总结、归纳和介绍。例如,根据攻击方法的目标性质,本文将其划分为模型污染,数据污染攻击、成员推理,重建推理攻击等类别。此外,为了解决这些漏洞,学术界在联邦学习框架内提出了多种防御策略。针对现有的多种攻击模型,本文还总结了一系列防御策略。这些防御策略主要基于防御原理,包括鲁棒聚合、模型对抗,差分隐私方法以及同态加密、多方计算等技术。通过系统地总结和分析现有的防御模型,本文不仅为理解现有防护机制提供了清晰的框架,也为未来研究方向提供了新的思路。例如,如何在有限资源条件下实现不同粒度的防御策略,如何在压缩通信量的同时保持模型训练效果的提升,以及将非监督学习应用到联邦学习等问题均成为未来值得深入探索的研究方向。

关键词：联邦学习隐私攻击机器学习

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双云辅助的超阈值多方隐私集合交集计算协议

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软件学报 2023年第11期34卷 5442-5456页

作者：魏立斐刘纪海张蕾宁建廷上海海洋大学信息学院上海201306 福建师范大学数学与信息学院福建福州350117 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093

超阈值多方隐私集合求交协议(OT-MP-PSI)是PSI协议的变体,允许m个参与方共同计算至少t(t≤m)个参与方中拥有相同元素的超阈值交集,且保证仅拥有超阈值元素的参与方才能知晓该元素是否属于超阈值交集,对于其他信息一无所知.OT-MP-PSI推广... 详细信息

超阈值多方隐私集合求交协议(OT-MP-PSI)是PSI协议的变体,允许m个参与方共同计算至少t(t≤m)个参与方中拥有相同元素的超阈值交集,且保证仅拥有超阈值元素的参与方才能知晓该元素是否属于超阈值交集,对于其他信息一无所知.OT-MP-PSI推广了PSI的实际应用场景.现有方案均基于昂贵的公钥密码来构建,其较大的计算量导致运行时间缓慢.首先设计一个基于对称密码的不经意可编程伪随机秘密共享(OPPR-SS)密码组件,并基于OPPR-SS组件设计双云辅助的OT-MP-PSI协议,将秘密分发和重构的任务分别交给不可信云服务器来辅助完成,实现弱计算能力的参与方也能完成OT-MP-PSI协议.在半诚实模型下证明协议安全性.相比现有的OT-MP-PSI协议,所提协议在秘密分发和重构阶段均具有最优运行时间和通信负载,参与方、共享方和重构方的通信复杂度不再与阈值t有关,实现参与方常数轮的通信,通信复杂度仅为O(n),秘密分发方和重构方的计算复杂度仅与对称密码次数有关.

关键词：隐私集合交集不经意传输秘密共享超阈值云辅助

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NIST抗量子密码标准候选算法中基于格的公钥加密与密钥封装机制介绍

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密码学报 2023年第1期10卷 20-45页

作者：向斌武张江邓燚密码科学技术全国重点实验室北京100878 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 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

基于格的后量子密码方案在安全性、密钥尺寸和运算速度等方面相较于其他方案都有一定优势,被认为是最有潜力的后量子密码方案.本文综述了美国国家标准技术研究所发起的后量子密码竞赛中所有基于格的公钥加密方案与密钥封装机制,从方法... 详细信息

基于格的后量子密码方案在安全性、密钥尺寸和运算速度等方面相较于其他方案都有一定优势,被认为是最有潜力的后量子密码方案.本文综述了美国国家标准技术研究所发起的后量子密码竞赛中所有基于格的公钥加密方案与密钥封装机制,从方法论以及困难性假设的角度进行分类,详细介绍了各自的设计思路与细节.针对重点算法KYBER、SABER、FrodoKEM、LAC、NewHope以及基于NTRU的算法,从底层设计、参数选择、性能对比等方面进行全面比较.总结了竞赛最新进展并分析了目前设计方案需要注意的问题,介绍了未来后量子密码方案设计潜在的发展方向.

关键词：格公钥加密密钥封装机制

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