Energy-efficient and security-optimized AES hardware design for ubiquitous computing

Ubiquitous computing must incorporate a certain level of security.For the severely resource con-strained applications,the energy-efficient and small size cryptography algorithm implementation is a critical problem.Hardware implementations of the advanced encryption standard(AES)for authentication and encryption are presented.An energy consumption variable is derived to evaluate low-power design strategies for battery-powered devices.It proves that compact AES architectures fail to optimize the AES hardware energy,whereas reducing invalid switching activities and implementing power-optimized sub-modules are the reasonable methods.Implemen tations of different substitution box(S-Boxes)structures are presented with 0.25 μm 1.8 V CMOS(complementary metal oxide semiconductor)standard cell library.The comparisons and trade-offs among area,security,and power are explored.The experimental results show that Galois field composite S-Boxes have smaller size and higheat security but consume considerably more power,whereas decoder-switch-encoder S-Boxes have the best power characteristics with disadvantages in terms of size and security.The combination of these two type S-Boxes instead of homogeneous S-Boxes in AES circuit will lead to optimal schemes.The technique of latch-dividing data path is analyzed,and the quantitative simulation results demonstrate that this approach diminishes the glitches effectively at a very low hardware cost.     

认知系统AES-LDPC纠错加密器的设计与性能分析

在多跳的认知系统中,由于不存在可信实体作为服务器控制密钥分发,安全性将面临更大挑战,需要建立完善的加密体系结构来解决这一问题。将高级加密标准AES和在通信纠错领域性能优异的低密度奇偶校验码（low-density parity-check, LDPC）结合,设计出了分组长度为128 bit的六轮宽轨迹加密策略、密钥由128 bit AES密钥和LDPC生成矩阵组成的LDPC纠错加密器。由于LDPC生成矩阵具有更好的扩散性能,使得这种新设计的LDPC纠错加密器能在更少的轮数下具有较好的安全性。最后,通过实验结果验证了AES-LDPC纠错加密器的性能。     

多用户MIMO-OFDM的多维协同安全策略

将高级加密标准(advanced encryption standard,AES)和通信纠错领域性能优的低密度奇偶校验码(low density parity check code,LDPC)相结合,考虑了多用户应用场景,设计了一种为多输入多输出-正交频分复用(multiple-input multiple-output-orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统所用的协同安全策略。此方案采用了分组长度为256 bit的6轮加密LDPC纠错密码,采用宽轨迹策略的分组密码,密钥由128 bit AES密钥和LDPC校验矩阵组成。并且分析了LDPC纠错密码的在特定的离散余弦变换MIMO-OFDM系统中的安全性能和纠错能力,通过仿真可知该策略不但保证多用户的传输性能,还具有一定的安全性能和纠错性能。     

Novel encryption model for multimedia data

A novel encryption model is proposed. It combines encryption process with compression process, and realizes compression and encryption at the same time. The model’s feasibility and security are analyzed in detail. And the relationship between its security and compression ratio is also analyzed.     

基于三维混沌猫映射图像加密算法的改进

针对基于三维混沌猫映射的图像钥加密算法,提出了一种有效的改进算法。该算法使用随机扫描进行加密预处理,并在扩散过程和密钥产生器中分别使用双密钥和组密钥的方式,而且采用混沌物理量进一步衡量该加密系统的性能。仿真结果表明,该方法具有高置乱程度、良好的扩散性能和足够大的密钥空间,可获得足够高的安全性,不仅能抵抗差分攻击、选择明文攻击、统计攻击等,而且取得了复杂度和速度的良好折中,适合应用于实时的按安全级别加密的网络图像加密中。     

一种基于Logistic映射的数据加密算法

针对以原文叠加确定性混沌随机序列为核心的一般混沌加密算法保密性较低的特点,提出了一种以将原文变换为混沌随机序列为核必思想的基于Logistic映射的数据加密算法。该算法采用固定字长离散化、加入扰动项的方法,将Logistic映射修正为一一映射,并实现了将"信号"变换成"噪声"的加密思路。实例演示表明该算法简便快捷,保密性高,扩展性强,具有很好的应用前景,可广泛用于军事通信保密、网络信息安全等领域。     

Security analysis and modification of a chaotic encryption system

A type of digital chaotic encryption system was proposed in Ref. [1] which uses a class of 1-D piecewise linear (PWL) map to realize chaotic encryption and decryption system through the inverse system approach. In the general with the input terminal. In this paper we show that this cryptosystem can not frustrate chosen-cipher text attack. A type of chaotic encryption system based on self-synchronizing stream cipher is proposed. This system can avoid chosen-cipher text attack and has higher security.     

MPEG音频快速加密算法

随着Internet和WWW的飞速发展,多媒体信息安全问题对于多媒体商务活动越来越重要。新型的多媒体应用需要新的数据加密技术。近年来,在这方面的研究取得了一些成果,主要针对视频数据和图像数据。本文基于随机置乱提出一个MPEG音频数据的快速加密算法,对一、二、三层的MPEG音频数据均适用。由于加/解密算法嵌入在MPEG音频编码/解码过程中,而并不增加很多运算开销,同时取得了令人满意的安全性。最后,我们讨论了一些有潜力的重要研究方向。     

基于混沌映射的动态分组密码算法研究

提出一种基于混沌迭代映射的动态分组密码加密算法,充分利用了混沌的遍历性、伪随机性及对初始条件和参数的敏感性等特性.同时根据混沌序列仅由初始值和参数控制,易于生成的特点,采取了一种新的动态加密方案,提高了加密算法的安全性.仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种加密算法及其在军事通信中的应用

军事通信的安全保密是国防建设中的重要问题。采用密码技术对信息加密是最常用、最有效的安全保护手段。在密码技术中,加密算法是核心。以数论中的一个定理为基础提出了一种加密算法,通过数学推导得到两个推论,以此对加密算法进行改进,并分析了算法的可行性。这一加密算法原理简单,实现方便,能够用于实现保密通信和多址通信,可以有效地提高军事通信的安全保密性能。     

混沌二值序列对异或运算构成群的理论和实验证明

针对混沌二值序列具有易生成、对初始条件敏感及具备类似白噪声的统计特性等特点,以混沌二值序列用于图像数据加密的应用为背景,提出了混沌二值序列对异或运算构成群的数学结论,并对此结论进行了相应的理论证明和实验验证。该结论的提出对用混沌二值序列作为密钥对数据流进行简单的异或加密时,是否可使用多重加密来增强效果具有非常重要的意义。     

基于SMC的隐私保护聚类模型

隐私保护数据挖掘指在实现准确挖掘知识的同时确保敏感数据不泄露。针对垂直分布式数据存储结构的聚类隐私保护问题,提出基于全同态加密协议和数据扰乱方法的隐私保护聚类模型。该模型通过采用安全比较协议解决了垂直分布式聚类的两个隐私保护关键步骤：求解最近簇和判断质心变化,从而实现了数据的有效保护。理论证明了该模型的安全性并分析了其时间复杂度和通信耗量,实验结果表明该隐私保护聚类模型是安全有效的。     

数据加密技术分析

目前 ,各种信息加密、信息隐藏技术已经广泛的应用于社会经济领域 ,特别是电子商务的迅猛扩展 ,使得数据加密技术得到了更为广泛的应用和发展。简要介绍了数据加密的一般方法及基于公钥加密算法的原理与方法 ,最后详细介绍了多步加密算法的方法与步骤 ,并在此基础上 ,结合作者的实践 ,给出了一个实用的完成该加密算法的应用程序。     

基于蔡氏电路和压缩感知的图像压缩加密方法

针对当前信号采集传输高效性和安全性的实际需求, 提出了基于蔡氏电路和压缩感知的图像压缩加密方法。首先利用SHA-256算法生成原始信号的消息摘要; 其次利用摘要生成蔡氏电路的初始值; 再次利用蔡氏电路生成的混沌模拟信号经过8位量化采集和数字移位差分生成伪随机序列, 从而构建出混沌观测矩阵并对信号进行压缩采样; 最后将压缩后的信号通过生成的伪随机序列进行置乱加密和灰度加密, 生成压缩加密后的信号。实验结果表明, 该方法生成的混沌观测矩阵性能优于传统的随机观测矩阵, 同时能够有效提高信号的传输效率及安全性。     

基于公钥的虚拟光学信息安全系统

目前国际上关于光学加密的绝大多数研究都属于对称密钥系统,这种系统由于在网络环境下的密钥管理、分发、传输问题尚未得到解决,所以无法与信息安全领域的国际标准相结合,从而不能嵌入到公钥基础设施(PKI)中。基于密码学的公钥技术提出了一种混合密钥加密系统,并加入认证技术,从而构建了一个网络环境下的虚拟光学信息安全系统模型。将新发展的虚拟光学加密算法与公钥系统的概念以及网络安全技术结合,有效地解决上述问题,为虚拟光学加密方法在网络安全中的应用开辟一条途径。     

JPEG彩色图像加密新算法

基于复合混沌和有限整数域上的仿射变换，提出一种结合彩色图像压缩编码的加密算法。先在空域对红、绿、蓝分量以8×8大小块为基本单元统一进行位置置乱，打乱分量之间的组合关系，接着进行正常的压缩。在量化系数之后，对所有的直流系数统一进行置乱、自适应地代换和扩散，对所有的交流系数统一进行置乱、自适应地改变符号位，其中置乱操作在改变系数位置的同时根据坐标混合它的值，自适应的操作通过利用中间数据扰动复合混沌系统来实现。算法密钥空间大，敏感性强，安全性高；构造的复合混沌系统形式简单，易于并行实现；得到的密文与直接压缩的图像大小相当。     

FVEA-H：一种用于H．264的快速视频加密算法

视频加密技术被广泛地应用于多媒体系统中.由于要求加密速度快,以往的H.264算法通常选择编码效率高的关键数据进行加密,其安全性、压缩比和加密复杂度互为矛盾,难以满足商业应用的需求.为此,提出了一种新的H.264快速视频加密算法(FVEA-H),该算法(1)在基于上下文的自适应变长编码(CAVLC)中加密残差数据中的拖尾系数;(2)在指数哥伦布(Exp-Golomb)编码中扰乱帧内预测模式、帧间分块模式以及运动矢量差(MVD)符号位等.实验结果表明,该算法在不影响压缩比的条件下,可以取得比以往算法更好的加密安全性,而执行时间上却很快,为H.264的实时安全应用打下了基础.     

Secure property of chaotic encryption system based on chaotic synchronization

1 .INTRODUCTIONAsanapplicationofchaostheory ,securecommunica tionshavebeenstudiedsincetheearly 1990s .Anumberofsecurecommunicationschemesbasedonchaossynchronizationareproposed .Somecryptanaly sisonthesesecuresystemsispresented [1,2 ] .Theyarebasedonpartia…     

一种AES算法的FPGA设计与快速实现

针对AES算法特点,提出一种适于FPGA实现的改进的快速AES算法。本方案采用轮内流水线结构和密钥并行处理,ECB操作模式,并且可在一块芯片上同时支持128、192、256bit三种密钥长度,因而在占用相对较少的逻辑资源下提高了系统吞吐率,并且极大的增强了其安全性和使用周期。通过优化的逻辑层次和时序设计,较好地解决了并行处理中的子密钥与轮函数的时序节拍与控制关系,给出了仿真图。实验结果表明该设计相比其他一些设计具有更高性能。     

DES算法的一种电路逻辑模型及实现方案

密码技术是信息安全的关键技术 ,密码算法的快速实现日益重要 ,解决这一问题的有效途径之一是采用CPLD/FPGA实现算法。通过对数据加密标准DES算法的分析 ,设计了一种针对该算法的电路模型 ,并给出了基于Altera公司的CPLD的实现方案。针对DES算法的关键部分S盒 ,讨论了几种可能的设计方案 ,给出了优化结果 ,并对结果做出比较。该算法已经下载到FLEX10K30E器件内 ,加 /解密速度可达 2 0 0Mbps以上