检索结果-内蒙古大学图书馆

密码学报(中英文) 2024年第6期11卷 1256-1277页

作者：王明强王伟嘉王洋张雍杰山东大学数学学院济南250100 保密通信全国重点实验室成都610041 密码科学技术全国重点实验室北京100878 山东大学网络空间安全学院青岛266237 密码技术与信息安全教育部重点实验室(山东大学) 济南250100

(基于属性的)条件代理重加密方案(AB-CPRE)可以使一个委托人通过不同的控制策略向其他人授权解密权限,这为加密数据外包存储的细粒度访问权限控制问题提供了一个很好的解决方案.最近,Liang等人在ESORICS 2021上给出了第一个格上基于属... 详细信息

(基于属性的)条件代理重加密方案(AB-CPRE)可以使一个委托人通过不同的控制策略向其他人授权解密权限,这为加密数据外包存储的细粒度访问权限控制问题提供了一个很好的解决方案.最近,Liang等人在ESORICS 2021上给出了第一个格上基于属性的条件代理重加密方案,该方案在选择属性的条件下可以抵抗任意多项式时间敌手的选择明文攻击.但普通的AB-CPRE方案可能面临密钥管理繁琐等问题.本文给出了可撤销的、基于身份的单跳条件代理重加密方案(RIB-AB-CPRE)的定义、安全模型并给出了具体构造.所构造的可撤销的、基于身份的单跳条件代理重加密方案是基于(密钥策略)属性的,即采用密钥策略来进行访问权限的细粒度控制.在选择身份、系统时刻和属性的条件下,基于LWE假设可以证明所提方案抵抗任意多项式时间敌手的选择明文攻击.同时,方案也抵抗解密密钥泄露攻击.

关键词：条件代理重加密体制可撤销的基于身份的加密体制格密码 LWE问题

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基于函数机制的差分隐私联邦学习算法

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计算机学报 2023年第10期46卷 2178-2195页

作者：曹世翔陈超梦唐朋苏森北京邮电大学计算机学院(国家示范性软件学院) 北京100035 山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室山东青岛266237 山东大学网络空间安全学院山东青岛266237

随着数据隐私与安全越来越多地得到社会各界的重视,联邦学习作为一种保护用户数据隐私的分布式学习技术应运而生.它可以让原本数据隔离的不同组织能够协同进行机器学习.基于差分隐私的联邦学习是一种被广泛使用的隐私保护联邦学习框架.... 详细信息

随着数据隐私与安全越来越多地得到社会各界的重视,联邦学习作为一种保护用户数据隐私的分布式学习技术应运而生.它可以让原本数据隔离的不同组织能够协同进行机器学习.基于差分隐私的联邦学习是一种被广泛使用的隐私保护联邦学习框架.其通过在用户上传训练梯度前对梯度引入噪声来保护本地数据的隐私.但裁剪与加噪引起的梯度精度丢失问题限制着差分隐私联邦学习的训练效果进一步提高.针对此问题,本文提出了一种基于函数机制的差分隐私联邦学习算法,用扰动目标函数替代扰动梯度,使得噪声不受梯度阈值的影响,提高梯度的真实有效性.在基础方案中,我们提出的LDP-联邦主成分分析算法让所有用户以尽量统一的方式将本地数据映射到低维,让算法更适用于联邦学习高维数据场景.另外,我们发现:由于没有对梯度进行任何限制或裁剪,基础方案在用户数据非独立同分布或存在低质量数据的场景下存在权重发散问题,导致训练效果变差.本文又针对基础方案在上述场景存在的缺陷提出增强方案:通过ϵ-DP-最低发散度指数抽样聚合方法以优化非独立同分布与低质量数据两个应用场景下的模型训练效果.经实验验证,本文提出的算法与方案优于目前其他隐私保护联邦学习方法.其中,本算法与梯度加噪的本地差分隐私联邦学习算法相比,模型的准确度在一般场景下提升9.6%,在非独立同分布与低质量数据场景下分别提高15.6%与16.2%.

关键词：联邦学习差分隐私函数机制指数机制权重散度

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分组密码FBC的截断差分分析

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密码学报（中英文） 2024年第3期11卷 602-620页

作者：邹光南刘端贾珂婷张国艳清华大学计算机科学与技术系北京100084 山东大学网络空间安全学院青岛266237 清华大学网络科学与网络空间研究院北京100084 中关村实验室北京100194 密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 山东区块链研究院济南250101

为了促进密码算法的设计和实现,中国密码学会(CACR)于2018年举办全国密码算法设计竞赛,其中FBC算法是晋级到第二轮的十个算法之一.FBC有三个版本,即FBC128-128、FBC128-256和FBC256-256,分别能够支持128比特和256比特长度的明文和密钥.... 详细信息

为了促进密码算法的设计和实现,中国密码学会(CACR)于2018年举办全国密码算法设计竞赛,其中FBC算法是晋级到第二轮的十个算法之一.FBC有三个版本,即FBC128-128、FBC128-256和FBC256-256,分别能够支持128比特和256比特长度的明文和密钥.FBC算法采用4路两重Feistel结构设计,便于硬件实现.本文利用中间相遇的截断差分构造方法,针对FBC加密算法,为FBC-128算法构造了11轮概率为2^(-108)的截断差分路线,基于该区分器,对FBC-128算法第一次给出15轮密钥恢复攻击,其中攻击的数据复杂度为2^(99)选择密文,时间复杂度是2^(100)次15轮加密,比已有的分析结果提高了3轮.对于256比特分组长度的FBC-256算法构造了15轮概率为2^(-236)的截断差分路线,基于该区分器,对FBC-256算法给出了20轮密钥恢复攻击,攻击的数据复杂度为2^(227)选择密文量,时间复杂度是2^(222.6)次20轮加密.

关键词：分组密码 FBC 截断差分密码分析

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动态聚集效应及其在SIMON算法上的应用

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密码学报 2023年第4期10卷 737-751页

作者：牛开路晁佳豪王薇山东大学网络空间安全学院青岛266237 山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室济南250100 华东师范大学软件学院上海200062 泉城实验室济南250103

SIMON算法是美国国家安全局(NSA)在2013年发布的轻量级分组密码算法,自提出以来就受到密码学界的广泛关注.本文通过对SIMON的差分/线性掩码传播进行深入分析,根据每轮的输入差分/掩码空间来动态调整窗口内活跃比特的位置,使其尽量位于... 详细信息

SIMON算法是美国国家安全局(NSA)在2013年发布的轻量级分组密码算法,自提出以来就受到密码学界的广泛关注.本文通过对SIMON的差分/线性掩码传播进行深入分析,根据每轮的输入差分/掩码空间来动态调整窗口内活跃比特的位置,使其尽量位于每轮的输出最密集的w个比特处,同时动态调整窗口外部的比特取值,将静态窗口转化为动态窗口,使其包含更多的差分/线性路径,得到具有更高概率的差分/线性壳.分别以SIMON64、SIMON96和SIMON128为例,进行了差分和线性壳的搜索.在差分分析方面,将已有的SIMON128的区分器提高3轮,得到44轮的高概率差分;在线性分析方面,将已有的SIMON64和SIMON96的区分器提高1轮,分别得到24和34轮的线性壳,将SIMON128提高3轮,得到45轮的线性壳.这是目前对SIMON算法搜索差分/线性区分器的最优结果.

关键词：分组密码 SIMON 差分分析线性分析聚集效应

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FX密钥长度扩展构造量子Q1安全性证明

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密码学报（中英文） 2024年第5期11卷 1139-1151页

作者：郭淳黄安静郁昱山东大学网络空间安全学院青岛266237 密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 国科量子通信网络有限公司上海201315 上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 密码科学技术全国重点实验室北京100878

FX构造FX_(k,k′)[E]=E_(k)(x⊕vk′)⊕k′将密钥长度为κ比特的分组密码E:{0,1}^(κ)×{0,1}^(n)→{0,1}^(n)转化为密钥长度为κ+n比特的分组密码,是最高效的密钥长度扩展方法.基于对所谓Even-Mansour构造的前期研究(EUROCRYPT 202... 详细信息

FX构造FX_(k,k′)[E]=E_(k)(x⊕vk′)⊕k′将密钥长度为κ比特的分组密码E:{0,1}^(κ)×{0,1}^(n)→{0,1}^(n)转化为密钥长度为κ+n比特的分组密码,是最高效的密钥长度扩展方法.基于对所谓Even-Mansour构造的前期研究(EUROCRYPT 2022),Alagic等(Eprint 2022)为FX构造的可调变体提供了一个量子Q1模型中的安全性证明.然而,如Alagic等所承认,针对(原始版)FX构造,他们的证明方法未能导出令人满意的安全界.本文提出了对Alagic等证明的修补措施,从而得以证明所期望的(κ+n)/3比特紧致量子Q1安全界.本文的修补主要是改动了Alagic等证明中的一处中间值的分布,从而避免了导致更差安全界的某些不良事件.这个改动要求对Alagic等的“再采样”引理进行“依赖上下文的”扩展,这在概念上可能有一定创新.

关键词：后量子安全性可证明安全密钥长度扩展 FX构造

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基于并行计算的侧信道攻击加速方法

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密码学报 2023年第5期10卷 922-935页

作者：苏杨季凡杰许森王伟嘉山东大学网络空间安全学院青岛266237 泉城省实验室济南250103 山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 观源(上海)科技有限公司上海200241

侧信道攻击是一种从大量的泄漏数据中挖掘秘密信息的攻击方法.例如典型的相关性能量分析(CPA),在一次完整的攻击过程中,往往对几十、几百万的功耗曲线进行分析,而且其分析过程也需要对密钥进行穷举,这导致了大量的重复性攻击试验.因此... 详细信息

侧信道攻击是一种从大量的泄漏数据中挖掘秘密信息的攻击方法.例如典型的相关性能量分析(CPA),在一次完整的攻击过程中,往往对几十、几百万的功耗曲线进行分析,而且其分析过程也需要对密钥进行穷举,这导致了大量的重复性攻击试验.因此计算时间成为影响侧信道攻击效率的重要瓶颈之一.本文提出了一种基于并行计算加速侧信道攻击的方法.该方法提出首先对功耗曲线做快速转置预处理操作,再利用并行计算加速攻击效率,预处理后的曲线能够更好地适用于并行计算平台,从而大幅度提升计算速度.实验表明,同等条件下,该方法能够高效地攻击更大范围的密钥空间,这极大提高了侧信道攻击的适用性.另外,考虑到现实攻击者需要大量重复性攻击试验,此方法通过数据预处理避免了重复访存所带来的时间成本,因此随着密钥空间的扩大,该方法节省的时间成本更加可观.

关键词： AES算法相关性能量分析(CPA) 并行计算

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一种基于不可区分混淆的侧信道防护方案设计

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密码学报 2023年第5期10卷 1052-1067页

作者：刘国升王伟嘉郁昱姚立梁浩飞山东大学网络空间安全学院青岛266237 泉城省实验室济南250103 山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

针对侧信道攻击,研究者们通常采用隐藏技术和掩码技术来进行防护,本文提出了一类基于不可区分混淆的新型侧信道防护方案,通过对一种用于仿射行列式程序的不可区分混淆方案进行改进,将不可区分混淆与侧信道防护结合在一起,并将其应用于... 详细信息

针对侧信道攻击,研究者们通常采用隐藏技术和掩码技术来进行防护,本文提出了一类基于不可区分混淆的新型侧信道防护方案,通过对一种用于仿射行列式程序的不可区分混淆方案进行改进,将不可区分混淆与侧信道防护结合在一起,并将其应用于区块链分层确定性钱包BIP-0032的嵌入式设备场景中,对该协议中用到的SHA-2哈希算法进行了抗侧信道攻击的不可区分混淆.通过对应用场景的测试和采集的功耗曲线进行Welch’s t-test,验证了该方案的高效性和安全性.已有的不可区分混淆虽然在理论上存在,但运行代价过高,无法实际应用于真实场景中.本文有效地将不可区分混淆应用在现实的侧信道防护中,在保证安全性的同时还兼顾了效率.相对于传统的侧信道防护方法,减少了随机数的使用且有着良好的效率和可维护性,给目前的侧信道防护研究提供了一种新的思路.

关键词：侧信道防护不可区分混淆仿射行列式变换泄漏评估

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分组密码FBC的差分分析

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中国科学：信息科学 2024年第2期54卷 335-353页

作者：刘端罗毅博贾珂婷张国艳邹光南尤启迪陈颖山东大学网络空间安全学院青岛266237 中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230022 清华大学网络科学与网络空间研究院北京100084 中关村实验室北京100095 密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 山东区块链研究院济南250101 北京卫星信息工程研究所天地一体化信息技术国家重点实验室北京100086 清华大学计算机系北京100084 北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

FBC是一种轻量级分组密码算法,由于结构简单、软硬件实现灵活等优点成为2018年中国密码学会(CACR)举办的全国密码算法设计竞赛中晋级到第2轮的10个算法之一.FBC密码包含3个版本支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特... 详细信息

FBC是一种轻量级分组密码算法,由于结构简单、软硬件实现灵活等优点成为2018年中国密码学会(CACR)举办的全国密码算法设计竞赛中晋级到第2轮的10个算法之一.FBC密码包含3个版本支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特长度的密钥,本文主要对分组长度128位的两个版本进行分析.我们基于SAT(Boolean satisfiability problem)模型对FBC的差分特征进行自动化搜索,得到了新的14轮差分路线,概率为2^(-102.25).基于此路线我们给出了18轮FBC128-128和20轮FBC128-256差分分析,并且在分析过程中给出了复杂度估计.对于18轮FBC128-128差分分析,时间复杂度和存储复杂度分别为2^(101.5)和2^(52).对于20轮FBC128-256差分分析时间复杂度和存储复杂度分别为2^(184)和2^(96).

关键词：分组密码差分分析 FBC算法布尔可满足性问题

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一种新的抵抗差分错误分析的S盒实现

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密码学报 2022年第2期9卷 257-266页

作者：徐翌豪李智虎樊燕红王美琴山东大学网络空间安全学院青岛266237 密码技术与信息安全教育部重点实验室青岛266237 中国电力科学研究院有限公司北京100192

差分错误分析(differential fault analysis,DFA)作为一种主动性的物理攻击,对密码产品的安全性造成了一定的威胁.为了有效地抵抗DFA攻击,Aghaie等人提出了一种错误检测电路.在密码算法的硬件实现中,该检测电路要求S盒的电路满足独立性... 详细信息

差分错误分析(differential fault analysis,DFA)作为一种主动性的物理攻击,对密码产品的安全性造成了一定的威胁.为了有效地抵抗DFA攻击,Aghaie等人提出了一种错误检测电路.在密码算法的硬件实现中,该检测电路要求S盒的电路满足独立性以避免错误扩散.Aghaie等人利用查表(lookup table,LUT)的方式实现了S盒电路的独立性.我们提出一种搜索已知S盒独立特性的布尔函数实现的算法,使S盒在硬件综合之前就以没有共用门电路的形式满足独立性.传统的LUT方式由综合器采用内置优化算法得到S盒的门电路实现,但对于实现复杂的S盒,这种通用性的优化算法往往效率不高.我们将搜索给定S盒的独立性实现的算法应用一些具体S盒如GIFT、Khazad、LBlock等中.实验结果显示,对于不同的S盒,实现效率均有不同程度的提升.

关键词：差分错误分析独立性 S盒布尔表达式

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基于SM3并行实现的SM2-KDF快速实现算法

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密码学报 2023年第4期10卷 813-822页

作者：陈学雷付勇王美琴齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省计算中心(国家超级计算济南中心)山东省计算机网络重点实验室济南250010 山东大学网络空间安全学院青岛266237 密码技术和信息安全教育部重点实验室青岛266237 泉城实验室济南250010

本文提出了一种基于SIMD寄存器SM3并行算法的快速SM2-KDF实现方法.首先预计算KDF所需的计数器ct值,再根据消息长度分组执行串行/并行的SM3哈希运算,在SM3消息扩展与迭代压缩部分使用PSHUFB与VPGATHERDD指令并行处理,之后对数据重新装配... 详细信息

本文提出了一种基于SIMD寄存器SM3并行算法的快速SM2-KDF实现方法.首先预计算KDF所需的计数器ct值,再根据消息长度分组执行串行/并行的SM3哈希运算,在SM3消息扩展与迭代压缩部分使用PSHUFB与VPGATHERDD指令并行处理,之后对数据重新装配以使用256位YMM寄存器进行轮函数的运算,最后将输出哈希值与消息异或得到密文.在AMD Ryzen 536006-Core@3.6 GHz和Intel I5-7200U@2.4 GHz两种测试环境下,SM2的KDF算法在消息长度大于1 KB时速度可提升至标准实现的3倍.在应用并行KDF算法后SM2公钥加密算法加密速度最快可提升47%,解密速度最快可提升53%,本方法同样适用于其他杂凑算法和公钥加解密算法的软件加速.

关键词： SM2加解密 SM3 SIMD 软件快速实现 KDF

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