检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2023年第8期46卷 1636-1649页

作者：陈东昱范丽敏陈华王舰付一方中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

随机数发生器(RNG)产生的随机数质量直接关系到密码系统的安全性,而随机数统计假设检验是常用的随机数质量评测方法,在密码应用实践中发挥着重要作用.近年来,信息技术的发展极大提升了大数据处理能力,RNG的随机数统计检验也面临着更大... 详细信息

随机数发生器(RNG)产生的随机数质量直接关系到密码系统的安全性,而随机数统计假设检验是常用的随机数质量评测方法,在密码应用实践中发挥着重要作用.近年来,信息技术的发展极大提升了大数据处理能力,RNG的随机数统计检验也面临着更大数据量、更强检验能力和更快检验速度的迫切需求.本文针对现有检验方法在大数据量(GB级)检验适用性方面的问题,对大样本下的长模板重叠碰撞类检验进行了深入研究.首先,我们构造了碰撞对数统计量,并在此基础上通过理论推导给出了一种适用各种计数方式的新型碰撞统计模型.继而,我们得到了n比特长序列m比特模板的重叠碰撞对数的理论期望值,并基于该期望值通过统计分析,提出了两种序列重叠碰撞检验方法:(1)我们基于重叠碰撞数期望可作为碰撞出现概率上界的事实,利用极小非平凡碰撞期望拒绝较长碰撞出现这一小概率事件,给出了重叠碰撞拒绝检验;(2)基于大数定律,并通过多个样本构造样本方差,我们给出了无需已知理论方差的多样本t分布检验.针对现有碰撞搜索方法在重叠统计方式下的资源占用高、搜索效率低等问题,我们提出了一种资源受限下基于CUDA的快速搜索方法,即通过前缀分类、后缀排序等优化技术,能够降低内存等硬件资源1/2b倍(其中b为前缀比特长度),同时也提高算法并行性,再利用CUDA并行技术,实现了重叠碰撞搜索在通用计算机上的实际可行性.我们利用提出的优化算法进行具体实验,在我们的实验平台上4200 s左右可完成10GB数据的64比特以上的重叠碰撞搜索与碰撞信息存储.同时通过简单的数据构造实验展示了我们所提出的新方法的优势,即能够发掘现有NIST检验方法无法发现的长模板非随机因素.最后我们利用1000 GB随机数据给出了1GB随机数据的长模板统计特征,也验证了本文所提出的检验方法的有效性.本文提出的重叠碰撞检验方法结合快速搜索工具,能够满足实际大数据量随机数测评需求,更好地保障密码系统安全性.

关键词：随机性统计检验大样本重叠碰撞并行搜索分类排序

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uBlock算法的低代价门限实现侧信道防护方法

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计算机学报 2023年第3期46卷 657-670页

作者：焦志鹏陈华姚富范丽敏中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

在传统的基于黑盒模型的密码分析中,攻击者仅可以利用密码算法的输入输出信息进行攻击,现有密码算法在黑盒模型下的安全性已经得到较为充分的论证.但是在灰盒模型下,攻击者的能力得到提高,其不仅可以获取密码算法的输入输出信息,还可以... 详细信息

在传统的基于黑盒模型的密码分析中,攻击者仅可以利用密码算法的输入输出信息进行攻击,现有密码算法在黑盒模型下的安全性已经得到较为充分的论证.但是在灰盒模型下,攻击者的能力得到提高,其不仅可以获取密码算法的输入输出信息,还可以获得密码算法实际执行过程中泄露的功耗、电磁、光等物理信息,这些物理信息和密码算法的中间状态具有相关性,敌手可以利用这种相关性进行秘密信息的恢复,这种攻击被称为侧信道攻击.侧信道攻击自提出以来,由于其相对低的实现代价以及较高的攻击效率对于密码算法的实现安全性造成了严重的威胁.uBlock算法是2019年全国密码算法设计竞赛分组密码一等奖获奖算法,同样受到了侧信道攻击的威胁.目前针对uBlock算法的研究较少,在硬件实现方面主要考虑低延迟高吞吐量的实现,缺乏针对资源受限情况下的低代价优化实现,不利于侧信道防护方案的构造.目前公开的文献中指出其S盒适用于基于门限实现的侧信道防护方案构造,存在3-share的无需新随机数的门限防护方案,但是没有给出具体的实现方案.针对这样的现状,本文首先基于流水线和串行化的思想设计并实现了一种适用于uBlock算法的低代价硬件实现方案;其次在上述低代价实现方案的基础上构造并实现了一种适用于uBlock算法的3-share无需新随机数的门限防护方案;最后针对3-share门限实现面积消耗较大的问题进一步优化实现代价,构造并实现了一种2-share的无需新随机数的门限防护方案.为了验证上述防护方案的实际安全性,本文在FPGA开发板中进行了实际实现,并基于测试向量泄露评估技术进行侧信道评估实验,实验结果验证了3-share和2-share uBlock算法门限防护方案对于侧信道攻击均具有相应的防护能力.为了进一步对比防护方案之间的实现代价,本文从寄存器消耗、随机数消耗以及时延等角度对各个方案进行了对比,然后又通过实验评估了不同方案在FPGA资源、等效门等方面的消耗,总而言之上述代价对比说明2-share无需新随机数的门限实现方案的资源消耗相对于其他防护方案较少,其中在面积消耗上其相对于3-share的无需新随机数的门限实现方案降低了约30%.

关键词： uBlock算法侧信道攻击侧信道防护门限实现硬件安全

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基于深度学习的随机性检验策略研究

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通信学报 2023年第6期44卷 23-33页

作者：陈东昱陈华范丽敏付一方王舰中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了获得更好的检验效果,对基于深度学习的随机性检验策略进行了研究,包括2021年欧密会提出的批均化策略和数据单元大小的选择策略。通过给出基于深度学习方法的随机性统计检验模型,理论推导得到2个检验策略的统计量分布和检验势表达,... 详细信息

为了获得更好的检验效果,对基于深度学习的随机性检验策略进行了研究,包括2021年欧密会提出的批均化策略和数据单元大小的选择策略。通过给出基于深度学习方法的随机性统计检验模型,理论推导得到2个检验策略的统计量分布和检验势表达,并指出:1)批均化策略虽然能够提升模型预测准确率,但在统计上容易造成第二类错误概率的增大,反而降低了检验势;2)一般情况下深度学习模型的数据单元越小,取得的检验势越高。基于以上认识,提出了一种新的比特级深度学习模型用于随机性统计检验。该模型应用于线性同余发生器(LCG)算法,相比之前工作,参数量减少至1/80,取得预测优势所需数据减少了50%以上;拓展应用于5~7轮Speck算法获得了明显的预测优势,与Gohr模型相比,参数量减少至1/10~1/20。

关键词：深度学习随机性统计检验随机数发生器 Speck 线性同余发生器批均化策略

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基于减轮故障的SM2解密算法选择密文组合攻击

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电子学报 2023年第11期51卷 3187-3198页

作者：李昊远韩绪仓曹伟琼王舰陈华中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

SM2系列算法是由我国自主设计的商用椭圆曲线密码算法.目前,对SM2解密算法的实现安全性分析通常遵循对椭圆曲线通用组件的研究成果,缺乏结合算法本身结构和特点而进行的实现安全性研究.同时,SM2解密算法中的哈希和验证步骤,使大部分需... 详细信息

SM2系列算法是由我国自主设计的商用椭圆曲线密码算法.目前,对SM2解密算法的实现安全性分析通常遵循对椭圆曲线通用组件的研究成果,缺乏结合算法本身结构和特点而进行的实现安全性研究.同时,SM2解密算法中的哈希和验证步骤,使大部分需要利用错误输出的故障攻击方式对于SM2解密算法并不适用.针对该现状,本文根据SM2解密算法本身的特点,结合安全错误类故障攻击思想,提出了一种减轮故障与侧信道相结合的选择密文组合攻击.攻击的核心是通过故障注入改变标量乘循环的轮数,然后由侧信道分析确定故障轮数的具体取值.根据部分密钥猜测结合明文、正确密文等构建选择密文,并将其输入至具有特定故障效果的解密设备,最后通过解密设备输出验证部分密钥猜测是否正确,逐步恢复私钥.此外,文中分析了攻击对不同标量乘法以及常见防护对策的适用性.最后,本文在基于ARM Cortex M4核心的STM32F303微控制器芯片上,使用时钟毛刺注入和简单能量分析的方式对SM2解密算法进行了实际攻击实验并成功恢复出了私钥.实验结果表明,该攻击方法具有可行性和实用性.

关键词：组合攻击减轮故障侧信道攻击选择密文安全错误 SM2解密

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一种语义感知的细粒度App评论缺陷挖掘方法

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软件学报 2023年第4期34卷 1613-1629页

作者：王亚文王俊杰石琳王青中国科学院软件研究所互联网软件技术实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

手机用户提交的App评论为开发者提供了一个了解用户满意度的沟通渠道.许多用户通常使用“senda video”和“crash”等关键短语来描述有缺陷的功能(即用户操作)和App的异常行为(即异常行为),而这些短语可能会与其他琐碎信息(如用户的抱怨... 详细信息

手机用户提交的App评论为开发者提供了一个了解用户满意度的沟通渠道.许多用户通常使用“senda video”和“crash”等关键短语来描述有缺陷的功能(即用户操作)和App的异常行为(即异常行为),而这些短语可能会与其他琐碎信息(如用户的抱怨)一起交杂在评论文本中.掌握这些细粒度信息可以帮助开发者理解来自用户的功能需求或缺陷报告,进而有利于提升App的质量.现有的基于模式的目标短语提取方法只能对评论的高层主题/方面进行总结,并且由于对评论的语义理解不足,短语提取的性能较差.提出了一种语义感知的细粒度App评论缺陷挖掘方法(Arab),来提取用户操作和异常行为,并挖掘两者之间的关联关系.设计了一种新颖的用于提取细粒度目标短语的神经网络模型,该模型将文本描述和评论属性相结合,能更好地建模评论的语义.Arab还根据语义关系对提取的短语进行聚类,并将用户操作和异常行为之间的关联关系进行了可视化.使用6个App的3426条评论进行评估实验,实验结果证实了Arab在短语提取方面的有效性.进一步使用Arab对15个热门App的301 415条评论进行了案例研究,以探索其潜在的应用,并验证其在大规模数据上的实用性.

关键词： App评论信息提取深度学习

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openEuler中C标准库替换的兼容性分析

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计算机研究与发展 2023年第7期60卷 1514-1532页

作者：吴亦泽于佳耕郑晨武延军中国科学院软件研究所北京100190 中国科学院大学北京101408 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

当前大多数Linux发行版使用功能强大的glibc(GNU C library)作为C标准库(简称C库),但glibc的LGPL协议存在商用不友好条款,制约了商业Linux发行版的推广.一种可行的解决方案是选择某个与glibc相比尚有功能缺陷但适宜商用的C库加以补全,... 详细信息

当前大多数Linux发行版使用功能强大的glibc(GNU C library)作为C标准库(简称C库),但glibc的LGPL协议存在商用不友好条款,制约了商业Linux发行版的推广.一种可行的解决方案是选择某个与glibc相比尚有功能缺陷但适宜商用的C库加以补全,从而制成新的C库以替代glibc.开源欧拉(openEuler)操作系统社区以MIT协议的musl libc作为新的C库选型.新C库对已有应用软件的兼容是成功替换的关键,而精确的兼容性分析算法不仅可以定位缺失API,还可以量化计算兼容性和API补全的优先级.为此,提出兼容性分析算法来研究openEuler的4种主要软件生态中的musl libc兼容性和缺失API优先级.基于应用软件包之间的依赖关系和谷歌PageRank算法的思想,提出了PackageRank算法和APIRank算法,分别用于软件包兼容性度量和优先级计算.这2种算法提供了系统个性化兼容分析的方法,所需信息易于获取,适用于缺乏用户数据统计的、尚不完整而仍有开发需求的系统及构件.这2种算法在musl libc上的分析结果清晰准确,与软件生态的特点和现状相符,与musl libc的国际社区开发者的观点接近,为openEuler的新C库补全工作提供了有效指导.

关键词：兼容性 C标准库应用程序编程接口 musl libc 开源欧拉

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第三方库依赖冲突问题研究综述

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软件学报 2023年第10期34卷 4636-4660页

作者：李硕刘杰王帅田浩翔叶丹中国科学院软件研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

软件开发过程中,开发人员通过大量使用第三方库来实现代码复用.不同第三方库之间存在依赖关系,第三方库间的不兼容会导致第三方库的安装、加载、调用时出现错误,进而导致系统异常,这类问题称之为第三方库依赖冲突问题.依赖冲突的根本原... 详细信息

软件开发过程中,开发人员通过大量使用第三方库来实现代码复用.不同第三方库之间存在依赖关系,第三方库间的不兼容会导致第三方库的安装、加载、调用时出现错误,进而导致系统异常,这类问题称之为第三方库依赖冲突问题.依赖冲突的根本原因是加载的第三方库无法覆盖软件引用的必需特性(例如:方法).依赖冲突问题会在第三方库的下载安装,项目编译和运行时中出现,且定位困难.依赖冲突问题的修复要求开发人员对使用的第三方库版本间差别具有准确的理解,并且第三方库之间复杂的依赖关系增加了修复难度.为了能够在软件运行前,发现软件中存在的依赖冲突,并且能够响应和处理运行过程中由依赖冲突引发的系统异常,国内外学者展开了各种针对依赖冲突问题的研究.从依赖冲突问题的4个方面,对当前已有研究工作进行了梳理,包括:第三方库的使用实证分析、依赖冲突原因分析、依赖冲突检测方法以及依赖冲突常用修复方式.最后对该领域未来值得关注的研究问题进行了展望.

关键词：依赖冲突第三方库软件生态系统依赖管理函数接口兼容性

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正则图上对称双态自旋系统相关的细密度二分定理

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软件学报 2025年

作者：刘莹计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 基础软件与系统重点实验室(中国科学院软件研究所) 中国科学院大学

讨论正则图上的对称双态自旋系统的配分函数计算复杂性.利用计数指数时间假设(#ETH)和随机指数时间假设(rETH),将该问题类的经典二分定理,细化到指数型二分定理,又称细密度二分定理.换而言之,证明满足给定易解条件时,该问题可在多项式... 详细信息

讨论正则图上的对称双态自旋系统的配分函数计算复杂性.利用计数指数时间假设(#ETH)和随机指数时间假设(rETH),将该问题类的经典二分定理,细化到指数型二分定理,又称细密度二分定理.换而言之,证明满足给定易解条件时,该问题可在多项式时间内求解;否则,#ETH成立时,该问题没有亚指数时间算法.还针对平面图限制下已有插值方法在构造根号亚指数时间归约时失效的问题,提出两种解决方案,并利用这两种方案探讨平面限制下该问题相关的细密度复杂性和二分定理.

关键词：计算复杂性细密度二分定理指数时间假设配分函数自旋系统

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GT-4S:基于图Transformer的场景草图语义分割

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软件学报 2025年第3期36卷 1375-1389页

作者：张拯明郭燕马翠霞邓小明王宏安人机交互北京市重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

场景草图由多个前、背景物体组成,能够直观、概括地表达复杂的语义信息,在现实生活中有着广泛的实际应用,逐渐成为计算机视觉和人机交互领域的研究热点之一.作为场景草图语义理解的基础任务,场景草图语义分割的相关研究相对较少,现有的... 详细信息

场景草图由多个前、背景物体组成,能够直观、概括地表达复杂的语义信息,在现实生活中有着广泛的实际应用,逐渐成为计算机视觉和人机交互领域的研究热点之一.作为场景草图语义理解的基础任务,场景草图语义分割的相关研究相对较少,现有的方法多是对自然图像语义分割的方法进行改进,不能克服草图自身的稀疏性和抽象性等特点.针对以上问题,直接从草图笔画入手,提出一种图Transformer模型结合草图笔画的时空信息来解决自由手绘场景草图语义分割任务.首先将矢量场景草图构建成图结构,笔画表示为图的节点,笔画在时序和空间上的关联表示为图的边.然后通过边增强的Transformer模块捕获笔画的时空全局上下文信息.最后将编码后的时空特征进行多分类优化学习.在SFSD场景草图数据集上的实验结果表明,所提方法可以利用笔画时空信息对场景草图进行有效的语义分割,实现优秀的性能.

关键词：场景草图语义分割图 Transformer

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Apache Flink复杂事件处理语言的形式语义

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软件学报 2024年第10期35卷 4510-4532页

作者：傅宣登吴志林计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

Apache Flink是目前最流行的流式计算平台之一,已经在工业界得到了广泛应用.复杂事件处理是流式计算的一种重要使用场景,Apache Flink平台定义并实现了一种复杂事件处理语言(简称FlinkCEP).FlinkCEP语法特性丰富,不仅包括常见的过滤、... 详细信息

Apache Flink是目前最流行的流式计算平台之一,已经在工业界得到了广泛应用.复杂事件处理是流式计算的一种重要使用场景,Apache Flink平台定义并实现了一种复杂事件处理语言(简称FlinkCEP).FlinkCEP语法特性丰富,不仅包括常见的过滤、连接、循环等操作,还包括迭代条件、匹配筛选策略等高级特性.FlinkCEP语义复杂,尚缺乏语言规范对其语义进行准确描述,只能通过实现细节来理解,因此对其语义进行形式描述对于开发人员准确理解其语义非常必要.针对FlinkCEP提出一种数据流转换器的自动机模型,该模型包括用于刻画迭代条件的数据变量、存储输出结果的数据流变量、用于刻画匹配筛选策略的迁移优先级等特性.使用数据流转换器对FlinkCEP的语义进行形式建模,并且根据形式语义设计FlinkCEP的查询求值算法,实现原型系统.进一步,生成能够较为全面覆盖FlinkCEP语法特性的测试用例集,利用这些测试用例与FlinkCEP在Flink平台上的实际运行结果进行对比实验.实验结果表明所提出的形式语义与FlinkCEP在Flink平台上的实际语义基本是一致的.而且,对实验结果不一致的情况进行分析,指出FlinkCEP在Flink平台上的实现对于组模式的处理可能存在错误.

关键词：流式计算 Flink 复杂事件处理形式语义数据流转换器查询求值

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