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基于Falcon的盲签名方案

密码学报（中英文） 2024年第4期11卷 911-923页

作者：李子臣郑惠敏北京印刷学院数字版权保护技术研究中心北京102600

基于格的密码体系是后量子密码时代的重要研究方向,构造格上的盲签名方案具有重要意义.本文结合NIST后量子密码标准化项目的优胜算法Falcon,设计了一个NTRU格上紧凑型的盲签名方案.消息盲化时,用户先将签名者产生的320 bit均匀分布的随... 详细信息

基于格的密码体系是后量子密码时代的重要研究方向,构造格上的盲签名方案具有重要意义.本文结合NIST后量子密码标准化项目的优胜算法Falcon,设计了一个NTRU格上紧凑型的盲签名方案.消息盲化时,用户先将签名者产生的320 bit均匀分布的随机比特串和一个本地均匀生成的等长随机比特串进行异或运算,得到真实签名组合中的320 bit长的随机值,实现该部分签名的盲性.接着用户计算原始消息拼接上新生成的随机向量的哈希值,然后将一个任意选取的整数和两个离散高斯分布随机选择的向量作为盲因子对哈希值进行盲化,实现消息对签名者的盲性.将原始消息与上述生成的均匀随机比特串做拼接的操作可以使得一个消息拥有多个合法签名.在“先哈希再签名”范式下,签名者利用快速傅里叶陷门采样器从NTRU格上寻找离其陪集上一点最近的格点,计算出符合要求的盲签名.用户对盲签名去盲后可以得到消息的合法签名.在随机谕言机模型下,基于NTRU格上SIS问题的困难性假设,证明本文方案满足强不可伪造性.依据效率分析,本文方案产生的公钥和签名组合尺寸较小,可以有效节约带宽资源.

关键词： Falcon 盲签名强不可伪造性

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基于RLWE的后量子认证密钥交换协议

计算机研究与发展 2019年第12期56卷 2694-2701页

作者：李子臣谢婷张卷美徐荣华北京印刷学院北京102600 西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院北京100018

量子计算机的迅速发展使得基于经典数论困难问题建立的现代公钥密码体制安全性面临严峻的威胁,设立和部署可抵御量子计算机攻击的后量子公钥密码系统势在必行.基于环上误差学习问题并使用加密的构造方式,设计了一种后量子认证密钥交换(a... 详细信息

量子计算机的迅速发展使得基于经典数论困难问题建立的现代公钥密码体制安全性面临严峻的威胁,设立和部署可抵御量子计算机攻击的后量子公钥密码系统势在必行.基于环上误差学习问题并使用加密的构造方式,设计了一种后量子认证密钥交换(authenticated key exchange,AKE)协议.首先利用密文压缩技术,提出了一个IND-CPA安全的公钥加密方案.之后在此方案的基础上,使用Fujisaki-Okamoto变换技术,得到了一种IND-CCA安全的密钥封装机制.通过隐式认证方式,构造了一个后量子AKE协议.此协议在标准eCK模型下可证明安全并可以达到弱的完美前向安全.采用LWE测试器进行了安全性测试,该协议安全度为313 b.与其他基于格上困难问题设计的AKE协议相比,安全度较高且通信量较低,是一种更加简洁高效的后量子AKE协议.

关键词：格后量子认证密钥交换协议环上误差学习问题 eCK模型

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矩阵NTRU密码体制参数的研究

河南理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李子臣吴庆豪宋佳烁彭海朋北京印刷学院信息工程学院北京邮电大学网络空间安全学院

随着量子计算机的快速发展，后量子密码逐渐成为密码学研究热点。目的为了避免矩阵NTRU和NTRU一样出现解密失败的情况，对Matrix NTRU算法进行优化。方法根据同余密码算法对参数空间约束的方法，提出一种矩阵NTRU密码体制参数空间的... 详细信息

随着量子计算机的快速发展，后量子密码逐渐成为密码学研究热点。目的为了避免矩阵NTRU和NTRU一样出现解密失败的情况，对Matrix NTRU算法进行优化。方法根据同余密码算法对参数空间约束的方法，提出一种矩阵NTRU密码体制参数空间的优化选择方法。该方法重新定义参数空间，精确优化参数选择，通过对原有参数空间进行压缩，将矩阵元素的运算控制在一定范围内，避免因为模越界而解密失败的情况。结果理论分析表明，优化后的矩阵NTRU算法可以避免加解密失败的情况。为检测优化后的矩阵NTRU性能，对改进后的矩阵NTRU和NTRU2种密码算法在密钥和明文安全性、密钥长度、密文扩展、加解密速度方面进行对比分析。选取合适d值，优化后的矩阵NTRU算法的信息与密钥的安全性大于NTRU算法的信息与密钥安全性的数倍，而公钥长度、私钥长度和密文扩展与NTRU方案相同。优化矩阵NTRU算法的加解密速度是NTRU算法的n倍。最后通过实验进一步验证了优化后的矩阵NTRU效率，加解密速度与理论分析相符。结论优化参数后的矩阵NTRU具有加解密正确、高效等特点。

关键词：矩阵NTRU 解密失败矩阵环后量子密码

RAKA：一种新的基于Ring-LWE的认证密钥协商协议

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计算机研究与发展 2017年第10期54卷 2187-2192页

作者：杨亚涛张亚泽李子臣张峰娟刘博雅北京电子科技学院通信工程系北京100070 西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京印刷学院教务处北京102600

后量子时代,基于格理论的公钥密码被认为是最有前途的抵抗量子计算机攻击的公钥密码体制.然而,相对于格上公钥加密体制和数字签名方案的快速发展,基于格上困难问题的密钥协商协议成果却较少.因此,现阶段如何构建格上安全的密钥协商协议... 详细信息

后量子时代,基于格理论的公钥密码被认为是最有前途的抵抗量子计算机攻击的公钥密码体制.然而,相对于格上公钥加密体制和数字签名方案的快速发展,基于格上困难问题的密钥协商协议成果却较少.因此,现阶段如何构建格上安全的密钥协商协议是密码学领域具有挑战性的问题之一.针对上述问题,基于环上带错误学习问题困难假设,采用调和技术构造了一种新的认证密钥协商协议RAKA(authenticated key agreement protocol based on reconciliation technique),该方案采用格上陷门函数技术提供了单向认证功能,并且在Ring-LWE假设下证明是安全的.与现有的基于LWE的密钥协商协议相比,该方案的共享会话密钥减小为2nlog q,效率更高;同时,由于该方案的安全性是基于格上困难问题,因此可以抵抗量子攻击.

关键词：格理论认证密钥协商调和技术环上错误学习问题抗量子攻击

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基于NTRU的全同态加密方案

电子学报 2018年第4期46卷 938-944页

作者：李子臣张卷美杨亚涛张峰娟北京印刷学院北京102600 北京电子科技学院北京100070 西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

本文提出一种基于公钥密码体制(Number Theory Research Unit,NTRU)选择明文攻击(Chosen Plaintext Attack,CPA)可证明安全的全同态加密方案.首先,对NTRU的密钥生成算法进行改进,通过格上的高斯抽象算法生成密钥对,避免了有效的格攻击,... 详细信息

本文提出一种基于公钥密码体制(Number Theory Research Unit,NTRU)选择明文攻击(Chosen Plaintext Attack,CPA)可证明安全的全同态加密方案.首先,对NTRU的密钥生成算法进行改进,通过格上的高斯抽象算法生成密钥对,避免了有效的格攻击,同时,没有改变密钥的分布.然后,基于改进的NTRU加密算法,利用Flattening技术,构造了一个全同态加密体制,并在标准模型下证明方案是选择明文攻击不可区分性IND-CPA安全的.

关键词：全同态加密公钥密码体制NTRU 高斯抽样算法可证明安全

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一种抗侧信道攻击的随机功耗方法

计算机应用与软件 2018年第3期35卷 299-303页

作者：李子臣孙亚飞杨亚涛梁斓汤永利西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 北京印刷学院北京102600 北京电子科技学院北京100070 河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000

针对RSA密码算法的实现电路有多种攻击方法。功耗平衡技术常用来抵抗侧信道攻击。为了解决抗侧信道攻击算法中开销大的问题。通过混淆比特位为0运算单元之间的功耗,提出一种随机功耗方法来抵抗侧信道攻击。通过对该方法的分析,证明该随... 详细信息

针对RSA密码算法的实现电路有多种攻击方法。功耗平衡技术常用来抵抗侧信道攻击。为了解决抗侧信道攻击算法中开销大的问题。通过混淆比特位为0运算单元之间的功耗,提出一种随机功耗方法来抵抗侧信道攻击。通过对该方法的分析,证明该随机功耗算法能够实现抗计时攻击和能量攻击的目的,功耗能够减少30%左右,且不降低方案的安全性。

关键词：随机功耗侧信道攻击防御侧信道攻击 RSA

基于RLWE问题的后量子口令认证密钥交换协议

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电子学报 2021年第2期49卷 260-267页

作者：李子臣谢婷张卷美北京印刷学院北京102600 北京电子科技学院北京100070 西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

基于口令的认证密钥交换协议在现代通信网络中有很强的实用性.量子技术的迅速发展使得传统公钥密码体制的安全性面临严峻的形势,基于格理论构造密码系统已成为当前后量子密码研究的热点.本文基于格理论环上误差学习(RLWE)问题,使用Peik... 详细信息

基于口令的认证密钥交换协议在现代通信网络中有很强的实用性.量子技术的迅速发展使得传统公钥密码体制的安全性面临严峻的形势,基于格理论构造密码系统已成为当前后量子密码研究的热点.本文基于格理论环上误差学习(RLWE)问题,使用Peikert式误差协调机制构造了一个C/S模式下的口令认证密钥交换协议(PAKE),设置了合理的参数保证双方以显著概率得到相同的会话密钥,并使用Java在Eclipse平台上进行了此协议的模拟实现.协议在C/S模式的PAKE安全模型下可证明安全,可抵御量子攻击,与现有的基于格理论设计的PAKE协议相比,通信量较低并且在安全度上有较强的优势,是一种简洁高效的后量子口令认证密钥交换协议.

关键词：认证密钥交换环上误差学习问题格后量子

基于ElGamal变体同态的安全两方计算协议设计

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通信学报 2015年第2期36卷 204-211页

作者：陈志伟张卷美李子臣数据通信科学技术研究所北京100191 北京电子科技学院信息安全系北京100070

本文分析了El Gamal的同态特性,针对协议设计需要,设计了El Gamal变体加密方案,使其满足加法同态和常数乘法同态。在半诚实模型下,基于这个变体提出了过私有点直线方程同态计算协议,并分析了协议的正确性、安全性、计算和通信复杂性,同... 详细信息

本文分析了El Gamal的同态特性,针对协议设计需要,设计了El Gamal变体加密方案,使其满足加法同态和常数乘法同态。在半诚实模型下,基于这个变体提出了过私有点直线方程同态计算协议,并分析了协议的正确性、安全性、计算和通信复杂性,同时将该协议的应用范围扩展到安全两方线段求交协议等。与解决同类几何问题的协议相比,未采用基于不经意传输和百万富翁协议设计思路,而是基于同态加密体制提出了一种安全两方计算协议,提高了该类协议的执行效率,降低了通信负担。

关键词：安全两方计算同态加密 ElGamal加密体制私有点计算

基于Zynq平台PCIE高速数据接口的设计与实现

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电子科技大学学报 2017年第3期46卷 522-528页

作者：杨亚涛张松涛李子臣张明舵曹广灿北京电子科技学院通信工程系北京丰台区100070 北京印刷学院教务处北京大兴区102600

为有效利用PCIE接口的优异传输性能,便于外设与主机进行高速通信,该文基于Xilinx公司Zynq系列芯片,设计实现了多通道、高速度的PCIE接口。利用Zynq-7000系列芯片的FPGA+ARM架构,在PCIE2.0硬核的基础上设计了DMA硬核控制器、设备驱动和... 详细信息

为有效利用PCIE接口的优异传输性能,便于外设与主机进行高速通信,该文基于Xilinx公司Zynq系列芯片,设计实现了多通道、高速度的PCIE接口。利用Zynq-7000系列芯片的FPGA+ARM架构,在PCIE2.0硬核的基础上设计了DMA硬核控制器、设备驱动和应用程序。经测试,在PCIE×1通道和单逻辑通道时,传输速度能达到3.36 Gbps,相比现有设计提升近20%。方案设计完备,具有较强扩展性,为设计基于PCIE接口的外接设备提供了重要参考,具有广阔应用前景。

关键词： ARM DMA FPGA 硬件设计 PCIE