CoP: An Ultra-Lightweight Secure Network Coding Scheme via Last Forwarder’s Proof

Network coding can improve network efficiency by extending copy-and-forward paradigm to code-and- forward paradigm. It thus imposes a security problem called pollution attack that some network coding or forwarding nodes may intentionally fabricate, modify, forge, or drop packets. Recently, many authentication methods are proposed to guarantee the correctness of encoding and forwarding results via the verification from receivers. Those methods include homomorphic hashing, homomorphic message authentication code, and homomorphic signature. However, those schemes result in expensive computation overhead due to the homomorphic cryptographic primitives, so that those methods will not be able to work in most applications that confront resource constraints. In this paper, we propose an ultra-lightweight checking protocol to guarantee the secure network coding without any homomorphic cryptographic primitives. The extensive analysis proofs that it has following advantages: the least security assumption for intermediate nodes, the least cryptographic primitive requirement, ultra-lightweight computation, flexible message length with probably proof, and minimal rounds in terms of message exchanging.     

Key-Recovery Attacks on LED-Like Block Ciphers

Asymmetric cryptographic schemes, represented by RSA, have been shown to be insecure under quantum computing conditions. Correspondingly, there is a need to study whether the symmetric cryptosystem can still guarantee high security with the advent of quantum computers. In this paper, based on the basic principles of classical slide attacks and Simon's algorithm, we take LED-like lightweight block ciphers as research objects to present a security analysis under both classical and quantum attacks, fully considering the influence on the security of the ciphers of adding the round constants. By analyzing the information leakage of round constants, we can introduce the differential of the round constants to propose a classical slide attack on full-round LED-64 with a probability of 1. The analysis result shows that LED-64 is unable to resist this kind of classical slide attack, but that attack method is not applicable to LED-128. As for quantum attacks, by improving on existing quantum attack methods we demonstrate a quantum single-key slide attack on LED-64 and a quantum related-key attack on LED-128, and indicators of the two attack algorithms are analyzed in detail. The attack results show that adding round constants does not completely improve the security of the ciphers, and quantum attacks can provide an exponential speed-up over the same attacks in the classical model. It further illustrates that the block cipher that is proved to be safe under classical settings is not necessarily secure under quantum conditions.     

基于Ring-LPN的高效公钥加密方案

LPN(Learning Parity With Noise)问题是构造后量子密码方案的基础问题之一。基于LPN构造的密码方案具有计算速度快和抗量子计算攻击的优点,但基于普通LPN构造的密码方案存在密钥空间大这一影响其可用性的缺点。基于结构化的LPN（比如Ring-LPN、 Toepliz-LPN等）构造公钥密码可以降低存储要求,进一步提高方案的效率。因此,利用Ring-LPN的特有优势并结合标签加密构造技术,提出并证明了环上的背包问题,设计了一个基于Ring-LPN且CCA（Chosen-Ciphertext-Attacks）安全的公钥加密方案。与基于普通LPN的同类型密码方案相比较,所提出的方案以环多项式向量为公私钥,在计算上采取快速傅里叶变换,可以大幅提高加解密速率,因此方案具有更小的计算开销和存储开销;与达到相同安全级别的LPN方案相比,所需的样本数更少,密文扩展率更小。同时,方案的CCA安全性在标准模型下归约到了Ring-LPN假设。     

两类无证书聚合签名方案的分析与改进

基于双线性对提出的无证书聚合签名方案存在安全缺陷和计算效率低的问题。通过对现有两个无证书聚合签名方案的安全性进行分析,指出了第一个方案的聚合签名验证等式存在错误,并且证明了两个方案无法抵抗TypeⅡ的伪造性攻击。最后,给出了一个基于RSA的无证书聚合签名方案,通过RSA问题和DL问题证明了该方案的不可伪造性,与同类方案相比,该方案的效率和安全性更高,实用性更强。     

基于格密码理论的装备保障信息网络身份认证方案

针对当前装备保障信息网络身份认证方案无法抵抗正在崛起的量子计算机攻击及认证效率较低的问题,基于新的格密码理论,提出了装备保障信息网络在量子计算环境下安全且快速的身份认证方案。该方案采用理想格结构生成方案的主密钥,将装备身份信息输入到原像抽样函数中得出装备身份信息对应的认证密钥,利用无陷门的采样技术产生出装备的认证信息。结果表明：该方案在理想小整数解问题困难性假设的条件下,达到了适应性选择身份和选择消息攻击下的不可伪造性安全;在保证安全的前提下,该方案在达到相同的安全等级水平时在认证速率和验证速率方面均高于传统基于RSA和ECC的认证方案。     

基于以太坊的格上属性基可搜索加密方案

提出了一种基于以太坊的安全、灵活、高效的格上属性基可搜索加密方案.方案基于格密码体制提出,解决了传统基于双线性配对技术的属性基可搜索加密方案存在的不可抗量子攻击安全问题.方案使用基于以太坊技术的分散存储方法解决了传统云存储系统中单点故障问题,并且方案中数据拥有者代替私钥生成器为用户生成私钥,这避免传统方案由于密钥托管问题造成的密钥滥用以及隐私泄露.采用以太坊的智能合约解决了以往属性基可搜索加密方案中云服务提供商不可信情况下关键字搜索结果的可靠性问题.与传统属性基可搜索加密方案相比,方案不仅可实现对加密关键字的细粒度检索,并且可抵抗量子攻击,增强了方案的安全性.在容错学习问题(learning with errors,LWE)假设下,证明了方案的安全性.     

GSM-R系统的安全策略研究与改进

由于网络结构与用户终端移动性本身的制约,GSM-R本身存在着一些网络安全隐患,本文旨在提出GSM-R系统安全策略的改进方案.文章结合GSM-R系统在铁路上的应用,简要阐述了现有GSM-R系统所采用的安全机制和存在的安全缺陷.针对GSM-R系统采用的单向认证和信息加密的局部性两个方面分别提出了相应的改进方案,即系统的双向认证和端到端加密,并详细描述了认证过程和加密过程.     

基于后缀树的基因数据可搜索加密方法

为保障用户免遭侵犯隐私的风险,提出了一种特别支持基因数据的可搜索加密方法.针对目前密文搜索方案大多数仅支持通过关键字进行搜索,而无法用于不含关键字的基因数据的问题,利用后缀树和伪随机函数等密码学原语构建安全索引,实现对密文基因数据的任意子字符串搜索.安全性证明该方法满足动态自适应安全,利用理论分析和真实数据对效率进行测评.该方法可以对基因数据进行高效安全的任意子字符串搜索,保护数据完整性和隐私性,在个性化医疗大众化的环境下具备广阔的应用前景.     

两种无证书聚合签名方案的安全性分析及改进

大部分的聚合签名方案存在安全性缺陷和计算效率偏低的问题。通过对两种无证书聚合签名方案进行安全性分析,发现两种方案分别无法抵抗Type I和TypeⅡ的伪造性攻击。针对此类问题,提出了一个改进方案。该方案在签名过程中改变了参数的组合方式,在聚合签名验证中加强了对主密钥和公钥的约束。在计算性Diffie-Hellman困难问题假设下,证明了方案在适应性选择消息攻击下具有不可伪造性。效率分析表明,方案在签名与验证过程中只需要4个双线性对运算,签名的长度是固定的,与同类安全的无证书聚合签名方案相比,改进的方案效率更高。     

基于iRAM的抗物理内存泄露攻击密码算法轻量化实现

提出一种基于iRAM的轻量安全密码算法实现方案, 可以在不影响系统中需要iRAM辅助的正常功能情况下, 实现多个密码算法的并发执行。该方案将密码算法实现中的敏感数据限制在单个可加载段中, 同时分离该段中的非敏感数据, 并通过修改可信应用的加载方式、仅将包含敏感数据的段分配到iRAM空间等方法, 尽量减少密码运算对iRAM的占用。在真实设备上实现国内外具有代表性的一系列密码算法, 实验结果表明, 所有算法的性能开销均小于4.3%, iRAM使用量皆少于4.5 KB, 比现有方案节省78%以上, 能够支持方案在所有主流平台上部署。     

一种基于LWE采样算法的实现与优化

基于带错误学习问题(Learning With Errors,LWE)构造的密码体制能够抵御量子攻击,它的应用效率与LWE问题的采样过程密切相关.而在LWE问题采样中,对其中的错误因子(Error Factor)采样占采样过程绝大部分时间,本文对LWE问题中的错误因子的采样算法进行研究,将在高斯分布上效率较高的金字塔(Ziggurat)采样算法,应用到了一种高效的LWE问题采样算法中.基于在连续域上的采样比离散域上采样效率高的思路,对LWE问题采样算法在离散域上采样的过程进行了优化,提出了一种将连续域上的采样结果进行取整的方法,.对优化前后的两种LWE问题的采样算法进行了对比实验,结果表明:改进后的算法在不占用大量内存并且保证安全性的情况下,将采样速度提高了38%~200%.     

基于生物免疫学的入侵检测系统研究

分析了入侵检测系统的生物免疫模型,研究了免疫系统的原理与致病机制以及其中的隐喻机理.针对当前入侵攻击的新特点,就如何避免免疫病理转移造成的各种安全隐患,构建安全、高效、低耗的入侵检测系统提出了解决方案.     

混沌加密系统的保密性能

从混沌同步对参数失配敏感性的特点出发,探讨了基于自然混沌系统同步分解的混沌保密通信系统的保密性能,指出基于低维混沌系统的通信系统不具有高保密性,容易受自适应同步控制的攻击,针对这一缺陷,对一类基于离散时间混沌噪声发生器的混沌加密方法进行了研究,其加密器与解密器之间对参数匹配误差敏感性的特点能防止自适应同步控制的攻击,且实现简单,加密性能易于控制,均优于基于低维混沌系统同步分解的加密方法。     

Secure Order-Specified Multisignature Scheme Based on DSA

0 IntroductionAmultisignature scheme is useful in the case thatplural signers generate a signaturefor a single mes-sage. Many multisignature schemes have been pro-posed[1-7]upto date.These schemes can be classifiedintotwo types by the basicintractable problemassumption aswell as single signature schemes ,i .e.discrete logarithmproblem(DLP) based schemes and RSA problem basedschemes .In an order-specified scheme the message and sig-ning order must be guaranteed. Mitomi and Miyaji[6]proposed…     

基于圆特性的身份认证与密钥协商

有的几何认证方案采用"欧氏空间直线"等简单几何结构,使方案的安全性较低;有的虽然采用了复杂的"n维空间圆"结构,但由于登录消息太简单,也降低了安全性.本文设计了一个几何认证与密钥协商方案,它基于"n维空间圆上(n＋1)个点可以唯一重构该圆"的n维空间圆构造原理,还采用了多变量的单向散列函数来计算登录消息,加强了用户登录消息的安全性,使方案能抵抗口令猜测、重放、窃听与离线消息分析攻击;并且采用基于计算观点的正确认证协议形式化证明方法—Bellare-Rogaway模型,证明了本文身份认证与密钥协商协议是安全的.     

一个有效的无证书门限签密方案

在标准模型下提出了一个可证明安全的(t,n)无证书门限签密方案,当且仅当任意t个或多于t个成员合作才能够产生该密文.同时,对方案的不可伪造性和语义安全性给出了形式化的安全证明.最后,通过与已有方案相比指出本文方案更加安全高效.     

高效抵抗代理攻击的广义指定验证者签名

为解决广义指定验证者签名(UDVS)方案的代理攻击问题,提出一个有效抵抗代理攻击的UDVS方案,其安全性基于q-强Diffie-Hellman困难问题,证明了该方案在随机预言模型下具有不可伪造性、不可传递性并且能够抵抗代理攻击.该方案无需使用低效的MapToPoint哈希函数,仅使用较少的配对运算.相比已有方案,该方案在标准签名、公开验证、模拟指定签名和指定验证阶段具有明显的优势.     

Research of the Kernel Operator Library Based on Cryptographic Algorithm

The variety of encryption mechanism and algorithms which were conventionally used have some limitations. The kernel operator library based on Cryptographic algorithm is put forward. Owing to the impenetrability of algorithm, the data transfer system with the cryptographic algorithm library has many remarkable advantages in algorithm rebuilding and optimization, easily adding and deleting algorithm, and improving the security power over the traditional algorithm. The user can choose any one in all algorithms with the method against any attack because the cryptographic algorithm library is extensible.     

Attribute-Based Encryption for Circuits on Lattices

In the previous construction of attributed-based encryption for circuits on lattices, the secret key size was exponential to the number of AND gates of the circuit. Therefore, it was suitable for the shallow circuits whose depth is bounded. For decreasing the key size of previous scheme, combining the techniques of Two-to-One Recoding （TOR）, and sampling on lattices, we propose a new Key-Policy Attribute-Based Encryption （KP-ABE） scheme for circuits of any arbitrary polynomial on lattices, and prove that the scheme is secure against chosen plaintext attack in the selective model under the Learning With Errors （LWE） assumptions. In our scheme, the key size is proportional to the number of gates or wires in the circuits.     

两个标准模型下签名方案的密码学分析

为了分析和设计标准模型下安全的签名方案, 避免签名方案的设计中出现类似的安全性问题。 通过对标准模型下的无证书签名方案和前向安全的基于证书签名方案的分析, 发现该签名方案容易受到替换公钥攻击和后门攻击, 攻击者可以对任意的消息产生一个有效签名。 对这些攻击给出了具体分析, 同时探讨了克服这类攻击的方法。 研究结果表明, 这些攻击方法对于同类签名的分析与设计有借鉴意义。