摘要：在三方口令认证密钥交换(三方PAKE)协议中,每个用户仅仅需要和服务器共享一个口令,就可以在服务器的协助下与他人进行安全的密钥交换.由于有效地减少了用户管理口令的负担,三方PAKE协议在大规模用户集的安全通信中受到了较多关注.然而,已有的三方PAKE协议大多关注的是服务器利用明文存储用户口令的情形,没有考虑服务器口令文件泄露所造成的巨大威胁.在服务器端存放的是相应于用户口令的验证元的情形下,研究三方PAKE协议的分析和设计.首先分析了一个最近提出的基于验证元的三方PAKE协议,指出该协议易于遭受离线字典攻击,因此未能达到所宣称的安全性;其次,在分析已有协议设计缺陷的基础上,提出了一个新的基于验证元的三方PAKE协议,并在标准模型下证明了所设计的协议的安全性,与已有协议的比较表明,新提出的协议在提供了更高安全性的同时具有可接受的计算和通信效率.

摘要：传统密码算法的安全性建立在黑盒攻击模型下.在这种攻击模型下,攻击者只能获取密码算法的输入输出,而无法得知密码算法运行时的内部细节.近年来白盒攻击模型的概念被提出.在白盒攻击模型下,攻击者既可以获取密码算法的输入输出,也可以直接观测或更改密码算法运行时的内部数据.为保证已有密码算法在白盒攻击环境下的安全性,在不改变其功能的基础上通过白盒密码技术对其进行重新设计被称为已有密码算法的白盒实现.研究白盒实现方案的设计与分析对于解决数字版权管理问题具有重要意义.近年来,出现了一类针对白盒实现方案的旁信道分析方法.这类分析手段只需要知道很少白盒实现方案的内部细节,却可以提取到密钥,因此是一类对现有白盒实现方案具有实际威胁的分析手段.对现有白盒实现方案进行此类分析对于确保方案安全性具有重要现实意义.此类分析方法中的典型代表是基于差分功耗分析原理的差分计算分析.基于差分计算分析,对白-武白盒SM4方案进行了安全性分析.基于对GF(2)上n阶均匀随机可逆矩阵统计特征的研究结果,提出了一种改进型差分计算分析(IDCA),可以在分析成功率几乎不变的前提下显著提升分析效率.结果表明,白-武白盒SM4方案在面对差分计算分析时不能保证安全性,必须对其进行进一步改进使之满足实际应用场景下的安全性需求.

摘要：重复数据删除已广泛应用在公共云服务中,该技术指相同的数据副本只在云服务器存储一次,若有相同副本出现,则云服务器为上传者创建访问该数据副本的链接.数据的哈希值相同则证明数据相同,这使得明文数据重复删除较为简单.然而多数用户为保护数据隐私,通常选择使用私有密钥对数据加密,然后外包至云服务器.由于用户密钥多样化,导致相同明文被加密为不同密文,云服务器无法执行重复数据删除.现存解决方案多数依赖于第三方服务器,导致方案的安全性与执行效率较低.提出一种无需可信第三方的重复数据删除方案.使用口令认证密钥交换协议与双线性映射构建加密数据冗余性识别算法,安全验证不同加密数据是否源自相同明文数据.采用同态加密算法设计加密密钥传递算法,初识上传者能够通过云服务器将加密密钥安全传递至后继上传者.持有相同数据的用户能够获取相同加密密钥,使云服务器能够实现加密数据重复删除.安全性分析与性能评估体现本文方案拥有较高的安全性与执行效率.

摘要：数字水印技术作为信息隐藏技术的一个重要分支,具有安全性、鲁棒性、隐蔽性等特点,是实现关系数据版权保护的有效方法.当数据所有者怀疑他人在未经自己授权的情况下,非法使用或分发数据时,可从数据中检测出水印,实现版权声明.绝大多数的关系数据数字水印方案都存在水印使用次数受限的问题,即水印检测时,由于密钥和其他秘密参数的公开,导致水印只能实现一次版权声明.针对该问题,提出一种可多次验证的关系数据可逆水印方案.设计了水印嵌入算法、水印检测算法和数据恢复算法.通过控制相关参数选择水印检测量,实现了水印的多次验证.使用差值扩展技术,实现了水印的可逆操作.最后,通过算法的计算性能实验验证了方案具有良好的可行性;通过水印隐藏率实验分析了水印隐藏率和水印的抗攻击能力之间的关系;通过水印抗攻击能力对比实验证明了方案具有良好的鲁棒性.

摘要：为进一步提升密码原语的安全性,近年来抵抗泄露攻击的密码机制相继被研究者提出.基于证书的密码体制在解决传统公钥基础设施中证书复杂管理问题的同时,也避免了身份基密码机制的密钥托管不足,上述优势使得该体制在实际环境中具有广泛的应用前景,然而由于缺乏对该体制泄露容忍性的研究,制约了该机制在安全协议设计方面的应用推广.针对上述不足,为满足基于证书签名机制的抗泄露性需求,本文提出了基于证书的抗泄露签名机制的具体构造,并基于离散对数的困难性,在随机谕言机模型下使用分叉引理对本文方案的不可伪造性进行了形式化证明;由于未使用双线性映射运算,确保本文构造具有较高的计算效率.与现有相关机制的比较可知,在保持安全性可证明的基础上,本文构造为签名机制提供抵抗泄露攻击能力的同时,提升了相应的计算效率.此外,在上述基础方案之上,本文设计了基于证书的抗泄露聚合签名机制的具体构造,实现了同时完成多个签名的合法性验证目标,进一步提升了签名的合法性验证效率,上述优势确保本文构造能在实际应用中广泛使用,例如无线传感器网络等.

摘要：布尔函数既是分组密码的关键部件,也是设计序列的重要方式,在对称密码的设计与分析中起着重要的作用,关于布尔函数的密码学性质研究一直是密码界研究的热点。隐性权位比特函数(HWBF)因具有平衡性、高非线性度等诸多“好”的密码学特性而备受关注,而它的线性复杂度指标在文献中尚无相关结论。因此,讨论了采用n-元HWBF函数构造周期为2n的二元伪随机序列,从数学理论的角度证明该序列是具有最大线性复杂度的平衡序列。同时,应用数论中的Hasse导数和Lucas同余式,计算出该序列的2-错线性复杂度的取值,其中当n(mod 4)∈{0,1,3}时,该序列的2-错线性复杂度达到最大值。结果表明,该序列是一类具备多种密码学指标的优质序列。

摘要：在云环境存储模式中,采用用户端数据加密虽然能够有效降低数据的存储安全风险,但同时会使云服务商丧失重复数据鉴别能力,导致存储开销随数据量增大而不断攀升.加密数据重复删除技术是解决该问题的方法之一,现有方案通常基于可信第三方设计,安全性假设过强,执行效率较低.基于椭圆曲线与密文策略属性加密两种高安全密码学原语,构造了重复加密数据识别与离线密钥共享两种安全算法,进而实现一种无需初始数据上传用户与可信第三方实时在线的加密数据重复删除方法.详细的安全性与仿真实验分析,证明该方法不仅实现数据的语义安全,同时能够保证系统的高效率运行.

摘要：云计算是分布式计算、并行处理计算、网格计算等概念的发展和应用,它实现了人们长期以来"把计算作为一种设施"的梦想.随着云计算的快速发展,越来越多的用户将数据外包存储到云服务器,从而降低自身的数据存储开销.由于云服务器不完全可信,为了保护数据机密性,用户上传数据之前必须进行加密处理.但是,传统的加密方案将会破坏明文数据原有的顺序信息,使得数据的查询变得十分困难.保序加密(order preserving encryption,OPE)是一种密文保持明文顺序的特殊加密方案.它既能保护用户数据机密性,也能够实现密文数据高效查询.保序加密方案所能达到的最优安全性是IND-OCPA,其安全目标是保证OPE方案除明文顺序外而不泄露其他任何明文信息.近年来,保序加密方案的设计日趋多样化,大量基于索引结构的保序加密方案被相继提出,旨在于提高方案安全性和实用性.本文首先回顾保序加密方案的发展历程,并介绍保序加密方案的延伸方案顺序可见加密方案,探讨各个方案的安全性和实用性,同时介绍目前最新的研究进展以及这一方向需要解决的关键问题,最后对未来的研究发展方向进行展望.

摘要：稀疏多元多项式插值用于构造黑盒函数,是求解多项式代数问题的一种有效策略,具有多项式时间复杂度的多元稀疏插值算法已得到广泛研究和使用.近期Huang(2021)提出了一个基于多样化多项式的稀疏插值算法,计算复杂度为O(nTlog^(2)q+nT√Dlogq),是有限域上首个关于变元个数n和项数界T的线性函数,关于次数界D的分数次幂的高效算法.由于Huang算法准确恢复黑盒多项式的成功率为3/4,为提高插值成功率,文章分析了Huang算法不能准确恢复黑盒多项式的三种情形,并给出相应的解决方案,基于此设计了一种基于多样化多项式的高概率稀疏插值算法,理论分析和数值实验证实了算法的可行性和有效性.

摘要：边缘端的异常检测能够明显提高检测的响应速度,轻量化是深度异常检测模型在边缘端运行的解决方案,常采用模型压缩或减少参数量的方法,但参数量减少会减弱特征表示能力,影响检测准确度.为解决以上问题,提出一种层间特征传递增强的轻量化无监督异常序列检测方法,可以在减少模型参数量的同时保证检测的准确性.首先,借鉴密集卷积网络(DenseNet)的结构思想,设计特征层间连接的网络结构,增加层间的连接,加强特征传递的信息量,使提取的序列深度特征更充分;然后将深度可分离卷积应用到该网络结构中,减少参数量,实现轻量化;最后,用提取的序列特征训练支持向量描述分类器(Support Vector Data Description,SVDD),进行异常序列检测.分别在仿真数据集、Google云平台监控日志数据集和边缘端电力变压器油箱的温度数据集上进行验证,结果表明,提出的方法能准确地检测出不同变化的异常序列,与经典的轻量化网络相比,在准确率、参数量和速度上性能更好.