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一种可快速验证的可聚合BLS签名方案

密码学报（中英文） 2024年第4期11卷 799-806页

作者：潘天雨赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433

BLS签名是一种双线性映射友好椭圆曲线上的数字签名方案,它具有签名大小短、在聚合签名场景中验证高效、支持同态性与非交互聚合等优点.但由于需要进行双线性映射操作,单个BLS签名的验证算法相对较慢,这阻碍了其在区块链系统中进一步的... 详细信息

BLS签名是一种双线性映射友好椭圆曲线上的数字签名方案,它具有签名大小短、在聚合签名场景中验证高效、支持同态性与非交互聚合等优点.但由于需要进行双线性映射操作,单个BLS签名的验证算法相对较慢,这阻碍了其在区块链系统中进一步的应用.本文提出了一种BLS签名方案的变体—CPABLS,其主要优点如下:第一,将Chaum-Pedersen离散对数相等性证明纳入签名中,使得签名验证算法不再需要双线性映射操作,从而提升了验证速度;第二,在公钥聚合时只需对各个签名者的公钥简单求和,而无需进行大量的标量乘法操作;第三,相比于群G2,签名验证算法可在群G1中更快地进行哈希到曲线和聚合公钥检验操作.给出了该方案在聚合签名安全模型中的安全证明及原型实现,并进行了性能测试与效率评估.

关键词： BLS聚合签名 Chaum-Pedersen证明高效验证

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NTRU格基密钥封装方案GPU高性能实现

计算机学报 2024年第9期47卷 2163-2178页

作者：李文倩沈诗羽赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433 密码科学技术全国重点实验室北京100878

随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封... 详细信息

随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封装算法对于后量子时代的密码技术储备和应用具有重要意义.同时,图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)以其强大的并行计算能力、高吞吐量、低能耗等特性,已成为当前高并发密码工程实现的重要平台.本文给出后量子密码算法CTRU/CNTR的首个GPU高性能实现方案.对GPU主要资源占用进行分析,我们综合考虑并行计算、内存访问、数据布局和算法优化等多个方面,采用一系列计算和内存优化技术,旨在并行加速计算、优化访存、合理占用GPU资源以及减少I/O时延,从而提高本方案的计算能力和性能.本文的主要贡献在于以下几个方面:首先,针对模约减操作,使用NVIDIA并行指令集实现,有效减少所需指令条数;其次,针对耗时的多项式乘法模块,采用混合基NTT,并采用层融合、循环展开和延迟约减等方法,加快计算速度;此外,针对内存重复访问和冲突访问等问题,通过合并访存、核函数融合等优化技术,实现内存的高效访问;最后,为实现高并行的算法,设计恰当的线程块大小和数量,采用内存池机制,实现多任务的快速访存和高效处理.基于NVIDIA RTX4090平台,本方案CTRU768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1170.9万次、926.7万次和315.4万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了336倍、174倍和128倍.本方案CNTR768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1117.3万次、971.8万次和322.2万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了329倍、175倍和134倍;与开源Kyber实现相比,密钥生成、密钥封装和密钥解封装的吞吐量分别提升10.84~11.36倍、9.49~9.95倍和5.11~5.22倍.高性能的密钥封装实现在大规模任务处理场景下具有较大的应用潜力,对保障后量子时代的信息和数据安全具有重要意义.

关键词：后量子密码格基密码密钥封装方案并行处理图形处理器

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生物基乙醇酸及聚乙醇酸的合成研究

食品与发酵工业 2024年

作者：杨光毛银李国辉赵运英邓禹江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江南大学生物工程学院

乙醇酸及其聚合物在化妆品、手术缝合线等领域有着广泛应用，然而由于传统化学合成中原料剧毒、产物分离困难、生产成本较高等问题，其生产主要被强生等公司所垄断。该研究旨在利用自制生物质糖进行发酵，通过系统的分离纯化研究，建立... 详细信息

乙醇酸及其聚合物在化妆品、手术缝合线等领域有着广泛应用，然而由于传统化学合成中原料剧毒、产物分离困难、生产成本较高等问题，其生产主要被强生等公司所垄断。该研究旨在利用自制生物质糖进行发酵，通过系统的分离纯化研究，建立低成本生物基乙醇酸和聚乙醇酸的生产工艺。利用低共熔溶剂处理，玉米芯水解葡萄糖液质量浓度达到148.05 g/L，转化率达到93.10%；5 L罐乙醇酸产量达49.80 g/L，相比利用葡萄糖提高16.00%；通过对钙化、酸化、结晶等分离纯化工艺开展研究，乙醇酸回收率达到87.50%，乙醇酸晶体纯度达到99.50%，符合市售优级品标准；利用共沸蒸馏法进行聚合，红外和核磁证实了聚乙醇酸的产生且其结晶度高达89.60%。上述结果表明生物基乙醇酸生产体系的初步建立，为乙醇酸及其聚合物的工业化生产奠定了基础。

关键词：生物质糖乙醇酸钙盐法分离纯化共沸蒸馏

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素阶数域上的高效紧凑NTRU密钥封装方案

软件学报 2024年

作者：梁志闯赵旭阳方博越赵运磊复旦大学计算机科学技术学院密码科学技术国家重点实验室

基于格(特别是NTRU格)设计后量子密钥封装方案是格密码领域的主流方向之一.现有多数格密码方案基于分圆环构造,但分圆环饱含丰富的代数结构导致这些方案容易遭受相关攻击.一个可选的且更安全的代数结构是大Galois群、素数阶、基于素理... 详细信息

基于格(特别是NTRU格)设计后量子密钥封装方案是格密码领域的主流方向之一.现有多数格密码方案基于分圆环构造,但分圆环饱含丰富的代数结构导致这些方案容易遭受相关攻击.一个可选的且更安全的代数结构是大Galois群、素数阶、基于素理想的数域(简称为素阶数域). NTRU-Prime是一个基于素阶数域的备受青睐的NTRU密钥封装方案,且早已经在国际标准OpenSSH中默认应用.旨在设计出比NTRU-Prime性能更优的素阶数域上NTRU密钥封装方案.首先,梳理分圆环的安全隐患,特别是针对2次幂分圆环的系列攻击,同时展示出素阶数域在抵御这些攻击方面的安全优势.接着,基于素阶数域提出NTRU密钥封装方案CNTR-Prime,并给出详细的相关分析和参数集.然后,提出一种伪梅森数不完整NTT,它能有效计算CNTR-Prime中关于素阶数域的多项式乘法.此外,还提出一种改进的伪梅森数约减算法,并将它应用在伪梅森数不完整NTT中.它在软件实现方面比Barrett约减快2.6%,在硬件实现方面比Montgomery约减和Barrett约减快2–6倍.最后,提供CNTR-Prime的C语言实现,并跟其他同类方案进行全面对比.结果表明,与SNTRU-Prime相比, CNTR-Prime在安全强度、带宽和实现效率上有优势,其中CNTR-Prime-761的经典和量子安全强度都比SNTRU-Prime-761的高19 bit,密文尺寸降低8.3%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快25.3倍、10.8倍和2.0倍.实际上, CNTR-Prime-653的经典和量子安全强度就已经跟SNTRU-Prime-761的相当,且CNTR-Prime-653的带宽降低13.8%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快33.9倍、12.6倍和2.3倍.所提工作可为后续同类型的格密码方案的设计、分析和优化实现提供重要参考.

关键词：格密码后量子密码数论研究单元(NTRU) 素阶数域密钥封装方案数论变换模约减软件实现

单晶高温合金DD419籽晶引晶过程中杂晶形成机制

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 2042-2048页

作者：邓阳丕马德新赵运兴徐维台徐福泽李侣深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518045 中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083

采用不同程度加工处理过的籽晶进行了高温合金DD419单晶铸件的制备实验,对宏观腐蚀后的铸件籽晶进行表面观察,并检测了相应部位的金相组织和晶体取向,对杂晶的起源进行了研究分析。结果发现,轻度加工的籽晶表面仅出现轻微再结晶,未对引... 详细信息

采用不同程度加工处理过的籽晶进行了高温合金DD419单晶铸件的制备实验,对宏观腐蚀后的铸件籽晶进行表面观察,并检测了相应部位的金相组织和晶体取向,对杂晶的起源进行了研究分析。结果发现,轻度加工的籽晶表面仅出现轻微再结晶,未对引晶造成影响,而中度和重度加工的籽晶有不同程度的再结晶。这些籽晶表面的再结晶产生于浇注前的预热和保温阶段,与铸件经标准固溶热处理后产生的再结晶形貌非常相似。在预热与浇注过程中,这些再结晶得到部分熔化,在随后的凝固过程中,回熔界面附近未熔的残余再结晶晶粒外延生长,从而形成杂晶缺陷。本工作证明了籽晶回熔区内杂晶的起源是籽晶表面的再结晶,而不是通常认为的液相中新晶粒形核。

关键词：单晶高温合金籽晶再结晶杂晶

2023/2024年冬季气象条件对农业生产的影响

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中国农业气象 2024年第4期45卷 444-447页

作者：赵运成张艳红张蕾国家气象中心北京100081

2023/2024年冬季,全国平均气温为-2.8℃,较常年同期(1991-2020年,下同)偏高0.3℃,气温阶段性起伏较大;全国平均降水量为50.8mm,较常年同期偏多19.8%,整体呈北多南少的分布格局,中东部多地降雪日数偏多、累计降雪量偏大、积雪偏深;全国... 详细信息

2023/2024年冬季,全国平均气温为-2.8℃,较常年同期(1991-2020年,下同)偏高0.3℃,气温阶段性起伏较大;全国平均降水量为50.8mm,较常年同期偏多19.8%,整体呈北多南少的分布格局,中东部多地降雪日数偏多、累计降雪量偏大、积雪偏深;全国平均日照时数接近常年同期,西南地区东部较常年同期偏多。北方冬麦区大部地区光热充足,多次大范围雨雪天气有利于土壤增墒,土壤墒情为近10a最好,利于冬小麦安全越冬。南方大部地区光热条件良好,利于油菜、冬小麦、冬种作物以及经济林果等生长发育。冬季中东部地区经历3次大范围寒潮天气过程,影响设施农业生产,南方部分省区油菜、露地蔬菜、经济林果等受冻。新疆北部、东北地区多降雪,不利于农牧业生产。

关键词：冬季气象条件农业生产影响评价

产1，6-己二胺大肠杆菌的构建及其发酵强化

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食品与发酵工业 2024年

作者：李文飞刘伟毛银李国辉赵运英邓禹江南大学生物工程学院淮北矿业绿色化工新材料研究院有限公司江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心

1，6-己二胺作为尼龙66的合成单体，其生产主要被国外垄断，传统的己二胺化学合成过程含有剧毒氰化物、技术壁垒高、生产工艺长，碳中和背景下如何利用生物法进行创新突破成为了难题，然而截止目前尚未发现天然的己二胺生物法合成途径... 详细信息

1，6-己二胺作为尼龙66的合成单体，其生产主要被国外垄断，传统的己二胺化学合成过程含有剧毒氰化物、技术壁垒高、生产工艺长，碳中和背景下如何利用生物法进行创新突破成为了难题，然而截止目前尚未发现天然的己二胺生物法合成途径。该研究以来源广泛的6-氨基己酸为底物，通过元件适配组装构建己二胺合成路径，并结合发酵强化以提高工程菌株己二胺产量。最终，通过筛选获得性能优良的羧酸还原酶MAB CAR L342E、单转氨酶HATA和双转氨酶组合PatA/VFTA，分别组合后工程菌株的初始己二胺产量可达到3.01 mg/L（DAH4）和8.50 mg/L（DAH37），在此基础上，开展发酵条件优化，1，6-己二胺产量分别达到64.33 mg/L和153.93 mg/L，较优化前分别提高了20.37倍和17.11倍。该研究成功构建了生物法己二胺合成路径，为助力国产化工产品突围提供了技术支持。

关键词： 1,6-己二胺生物法合成羧酸还原酶转氨酶发酵优化

钢铁行业碳捕集、利用与封存技术应用研究进展

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低碳化学与化工 2024年

作者：范学峰何学坤赵运建李朋刘吕王刚中冶赛迪工程技术股份有限公司

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为最直接有效的末端碳减排手段，是实现钢铁行业双碳目标的关键技术保障。尽管CCUS技术在石化和电力行业已有多个示范项目，但钢铁行业CCUS技术应用仍处于探索阶段。围绕CCUS技术原理、钢铁企业碳排放... 详细信息

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为最直接有效的末端碳减排手段，是实现钢铁行业双碳目标的关键技术保障。尽管CCUS技术在石化和电力行业已有多个示范项目，但钢铁行业CCUS技术应用仍处于探索阶段。围绕CCUS技术原理、钢铁企业碳排放特征和钢铁行业CCUS技术应用3个方面进行总结分析。阐述了CCUS工艺流程中碳捕集、碳运输以及碳利用与封存技术的原理，分析了钢铁企业碳排放源的特点及气体组成、工况和杂质含量特征。通过梳理目前国内外钢铁企业开展的CCUS工业化应用项目及试验，总结了钢铁行业CCUS技术的关键问题及发展趋势。在综述技术应用现状的基础上，结合钢铁企业碳排放源的特征，展望了钢铁行业CCUS项目推广应用需重点关注的技术方向，以期助力于钢铁行业CCUS技术的进一步发展。

关键词：钢铁行业 CCUS 碳排放源特征

敛才就范终归淡雅——以《严公贶墓志》为中心试论柳公权晚年书风

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艺术评论 2024年第2期 122-135页

作者：赵运北京师范大学国际中文教育学院

新出土柳公权撰并书《严公贶墓志》是探究其晚年书风的重要例证。经过梳理,柳公权撰(书)现存墓志共有四方,著录所见墓志共有六方,所涉墓志主要有高官显贵者、家族亲属、姻亲关系者三类。此外,柳公权晚年书石刻作品共计五件,其中新出土... 详细信息

新出土柳公权撰并书《严公贶墓志》是探究其晚年书风的重要例证。经过梳理,柳公权撰(书)现存墓志共有四方,著录所见墓志共有六方,所涉墓志主要有高官显贵者、家族亲属、姻亲关系者三类。此外,柳公权晚年书石刻作品共计五件,其中新出土《严公贶墓志》最为完好,呈现了他晚年书写的原貌。通过对《严公贶墓志》风格的探究与辨析,解决了长久以来人们对于柳公权晚年书写认识上的模糊性,明晰其晚年“人书俱老”的书法风貌。

关键词：柳公权《严公贶墓志》晚年书风

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