摘要：快递面单泄密问题在给个人带来安全隐患的同时,也制约着快递企业的快速发展。针对快递面单隐私保护进行了研究。将基于身份的加密体制(BF-IBE)、权限设计思想及二维码技术相结合,设计了一种分块加密方案,采用一种新的用户私钥分发协议(IC协议)来解决密钥管理问题。将分块加密方案应用于快递隐私保护领域,设计了新型隐私面单与快递业务流程。结果分析表明,分块加密方案所采用的IC协议无须求逆运算,双线性对运算有效降低,便于密钥管理。在加/解密效率上分块加密方案与BF-IBE相当,安全性基于椭圆曲线上的离散对数问题,应用于快递领域能有效保护用户隐私,可推广至其他有分块加密需求的领域。

摘要：基于分布式云存储系统利用椭圆曲线和散列函数等内容,提出了一种云环境下的双向身份认证方案,实现双向认证过程。新方案的优点在于产生对通信双方公正的会话密钥,同时设计了2种不同类型的认证:本地网内认证和跨网络认证。最后对该方案进行了安全性和性能分析,证明了本方案具有很强的安全性,能够保护用户的隐私性和抗抵赖性,且具有较低的计算量。该方案满足云存储在通信环境中的需求。

摘要：在无线传感器网络中,针对已有动态更新密钥管理方案的无身份认证、可扩展性差等问题,提出一种实用的无线传感器网络密钥管理方案。采用增加身份认证模块的方法,设计可行的新节点加入机制。分析结果表明,与原方案及同类密钥管理方案相比,该方案在保持安全高效的同时,具有更好的可扩展性和网络连通性。

摘要：到目前为止,不使用复杂纠错码的基于模LWE LWR问题设计的高效密钥封装方案主要有2类:1)如Kyber,Aigis和Saber直接基于(对称或非对称)模LWE LWR问题设计;2)如AKCN-MLWE和AKCN-MLWR基于密钥共识机制结合模LWE LWR问题设计.一般来说,在满足一定安全性和实现效率的基础上,实际应用中构造的密钥封装方案会通过压缩一些通信比特来达到节省通信带宽的目的.据作者所知,现存文献的关注点一般集中在详细分析对应某具体参数条件下密码体制的安全性,还没有文献系统地分析上述2类构造方式的异同以及采用相同(或不同)压缩函数情况下不同参数选择与错误率的关系.从理论上系统地比较了直接基于LWE LWR构造的密钥封装方案和基于密钥共识机制结合模LWE LWR问题设计的密钥封装方案的异同,并从理论分析和实际测试2方面证明了当采用相同的压缩函数和相同的参数设置时,AKCN-MLWE采用的构造方式要优于Kyber采用的构造方式,而Saber采用的构造方式本质上与AKCN-MLWR是相同的.针对Kyber-1024这一组参数对应的安全强度,还详细分析了3种封装512 b密钥长度的方法.根据理论分析和大量的实验测试,给出了AKCN-MLWE和AKCN-MLWR的新的优化建议和参数推荐,也给出了对于Aigis和Kyber的优化方案(对应的命名为AKCN-Aigis和AKCN-Kyber)和新的参数推荐.

摘要：密码算法的安全性基于密钥的安全性,密钥本质上是随机数.伪随机数基于算法的复杂度,理论上无法保证其真随机性,量子力学的不确定性为真随机数发生器提供了一个完美的熵源.基于YANG等提出的利用量子相位涨落获取实时量子随机数方案,设计了一个加入两个延时线圈的量子随机数光干涉理论模型,并对该理论模型进行随机性分析,所得理论模型具有随机正态分布特征.

摘要：随着量子计算机的快速发展,经典密码系统面临巨大的威胁.Shor算法可以在量子计算机上多项式时间内分解大整数和求解离散对数,而这两类问题分别对应经典公钥密码系统中的RSA和椭圆曲线密码(ECC)所依赖的困难问题,因此可以抵御量子计算攻击的后量子密码近年来受到广泛的研究.格密码是后量子密码中最为高效且拓展性强的一类密码算法,在未来会逐步替代传统公钥密码算法(RSA、ECC等).256位高级向量扩展(AVX2)指令集是英特尔64位处理器中普遍支持的一类单指令多数据(SIMD)指令集,可用于并行计算.但是,由于格密码结构复杂,在支持AVX2指令集的英特尔64位处理器上难以对格密码方案进行高适配的深度优化.AKCN-MLWE算法是我国自主设计的基于模格上容错学习(MLWE)问题的格密码密钥封装(KEM)方案,是中国密码学会举办的公钥密码算法竞赛第二轮的获奖算法.本文基于256位高级向量扩展(AVX2)指令集设计了针对AKCN-MLWE算法的高效实现方案,包括以下几个关键优化点:针对多项式乘法,本文结合最优的数论变换(NTT)算法,将NTT的最后一层转换为线性多项式并使用Karatsuba算法进行加速计算,大幅提升计算效率的同时减少了预计算表的空间占用;针对取模运算,本文结合了Barrett约减算法和蒙哥马利约减算法的优势,同时采用延迟约减技术降低取模次数;本文针对所有多项式运算均实现了高度并行化,设计了针对多项式压缩与解压缩的并行算法,进一步提升了实现效率.本文设计的AKCN-MLWE算法AVX2高效实现方案在八核Intel Core i9-9880H处理器上仅需不到0.04 ms即可完成一次完整的KEM(包括密钥生成、密钥封装和密钥解封装),相比于参考实现提升8.84倍,其中密钥生成提升7.07倍,密钥封装提升7.90倍,密钥解封装算法提升11.78倍.本文提出的AKCN-MLWE算法AVX2实现方案在相近经典安全强度下性能优于美国国家标准技术研究所(NIST)后量子密码标准化进程第二轮中众多格密码方案(Kyber、NewHope和Saber等).同时,本文设计的部分优化方案可用于提升Kyber、NewHope等格密码方案的性能.

摘要：Bunder等人于2016年提出了利用连分式方法求解模方程中未知变量的问题,并将该问题扩展到对三种RSA变型方案的安全性分析.该模方程的表达式为ed≡1 mod (p^2-1)(q^2-1),其中N=pq为RSA模数,且p和q的规模是任意的, e和d分别为方案的公钥和私钥.类似于RSA方案的小解密指数分析, Bunder等人给出了基于上述模方程的相关小解密指数分析结果.本文利用Coppersmith方法大幅度改进了Bunder等人的分析结果,扩大了可以实现的上述三种变型RSA方案小解密指数攻击的参数范围.对于上述模方程中的未知变量的求解,我们在构造格时,通过添加额外的参数使得p和q在不同规模下,尽可能优化格的构造,提升了之前的结果.最后,通过实验验证了我们的方法.

摘要：对于分组密码,不可能差分和零相关线性分析都是很重要的分析手段.通过研究非线性组件与(AND)的性质,首先得到用于刻画SIMON轮函数差分及线性传播特性的约束式,再基于布尔可满足约束问题(SAT),提出一种普适性不可能差分和零相关路径自动化搜索算法,并利用该算法搜索得到SIMON更多的不可能差分及零相关路径.除用于自动化搜索外,该算法还可判断特定的差分对(掩码对)是否能构成一条有效不可能差分和零相关路径.此外,基于该算法,从抵抗不可能差分攻击的角度出发,给出SIMON轮函数设计中循环移位常数的选取依据.

摘要：利用超辐射发光二极管的放大自发辐射噪声作为量子随机熵源,设计并实现了一种高速小型化光量子随机数发生器(QRNG)。为减小经典噪声及不完美器件对随机性带来的影响,基于对量子熵源的最小熵估计,在现场可编程门阵列中,对每次采集序列的相邻比特位进行异或操作,并截取低12位作为最终随机序列。该QRNG的随机数的实时产生速率达1.4Gb/s,可实时传输至上位机用户端,且能长时间稳定工作,具备实用化潜力。

摘要：基于区块链技术的数字货币以其方便自由的支付方式、低廉的支付费用、透明中立的运行机制、安全性较高的隐私保护等特点而风靡全球.数字货币具有交易记录公开可验证、不依赖中心化第三方等优势,但由于区块链系统需要保存每一笔有效的交易记录,随着交易记录的累积,用户不得不面对系统历史交易数据异常庞大的问题.同时,如果某区块链因遭受恶意攻击而数据崩溃,由于缺少链外备份机制,现有技术很难恢复原始交易数据.针对这些问题,本文提出了一种区块链清算结算设计方案.在该方案中,所有交易记录公开的用户链都可以对其交易状态进行数据备份,用户链崩溃后可据此大致恢复原有的交易记录;该方案还提出了新的数字货币轻钱包构造思路,用户节点可通过该设计机制减少对原用户链的数据存储;此外,通过计算各种数字货币的相对价格,该机制可实现所有数字货币的全网并价,为用户跨链交易提供价值尺度.本方案具有多层次的可扩展性和由足够算力保证的安全性.