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基于公钥的RFID认证协议的设计与实现

基于公钥的RFID认证协议的设计与实现

作者：魏丽丽西安电子科技大学

学位级别：硕士

射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术，无需识别系统与靶目标直接接触而通过无线信号建立连接从而进行读取数据。该技术最显著的优越性体现在非接触性，同时数据的快速扫描、可重复性、生命周期长、外型的可塑性及多样... 详细信息

射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术，无需识别系统与靶目标直接接触而通过无线信号建立连接从而进行读取数据。该技术最显著的优越性体现在非接触性，同时数据的快速扫描、可重复性、生命周期长、外型的可塑性及多样化等优点使得RFID技术被广泛应用到实际生活中。但是，射频识别通讯因工作环境的开放性而存在显著的安全隐患，这些主要来自攻击者对数据的伪造、跟踪和重放等。这种安全隐患使得RFID技术的使用存在明显的隐私问题。通过完善密码机制而促进RFID技术中关于认证和隐私的问题解决是目前最可行的方法。但对称密码技术的认证方案受密钥管理的影响，这严重限制了RFID的应用范围和提供服务的形式。而传统的公钥密码算法（PKC）难于适应低成本RFID系统。本文重点研究了基于PKC的低成本RFID认证技术。目前，基于ECC的cryptoGPS协议是基于PKC的消耗资源最少的认证方案，能满足低成本RFID标签的资源要求，但是，它只实现了读写器对标签的单向认证，不能保护标签和读卡器之间传输数据的保密性，且密钥管理不灵活。本文通过对cryptoGPS协议的分析与研究，提出一种低成本RFID双向认证协议。该协议采用灵活的密钥管理方法，包括低汉明重量（LHW）的模值和公钥预存储方案;设计coupons注入协议，有效解决标签读取次数受限和DOS耗尽攻击的问题;使用对随机数加密的快速Rabin加密算法和轻量级流密码算法Grain v1，并设计使用新型低成本大数乘法器完成标签上耗费资源较多的大数乘法运算，可有效降低标签的成本。使用两种FPGA平台下的仿真工具Quartus II和Modelsim对方案中的硬件设计进行了实验分析及仿真，并使用smic25CMOS工艺的Design Compiler得到了其面积报告和功耗报告，结果表明：本文所设计的认证协议只需4522个门即可完成认证，满足低成本RFID标签的资源要求。

关键词：物联网 RFID认证公钥密码 ECC cryptoGPS

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整数对的七元联合稀疏型及其应用

通信学报 2009年第12期30卷 113-118页

作者：史建红金晨辉潘志舒解放军信息工程大学电子技术学院河南郑州450004

许多椭圆曲线密码体制需要计算多点乘aP+bQ。Solinas、李学俊和张亚娟分别给出了整数对的三元和五元联合稀疏型,将计算多点乘所需的点加运算次数由0.75l分别降低为0.5l、0.387l和0.365 4l。给出了整数对的七元联合稀疏型的定义和算法,... 详细信息

许多椭圆曲线密码体制需要计算多点乘aP+bQ。Solinas、李学俊和张亚娟分别给出了整数对的三元和五元联合稀疏型,将计算多点乘所需的点加运算次数由0.75l分别降低为0.5l、0.387l和0.365 4l。给出了整数对的七元联合稀疏型的定义和算法,并证明其联合Hamming密度仅为0.341 5。将七元联合稀疏型用于多点乘计算,使所需的点加次数降低至0.341 5l次,进一步提高了aP+bQ的计算效率。

关键词：公钥密码椭圆曲线密码体制多点乘:联合稀疏型联合Hamming密度

公钥密码算法在USBKey中关键技术的研究

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公钥密码算法在USBKey中关键技术的研究

作者：宫立圆山东大学

学位级别：硕士

在各种安全保密应用如身份认证和支付凭证中,USBKey作为个人安全模块技术为用户提供认证、访问控制、密钥存储和安全处理等安全功能。相对于智能卡来说,USBKey是一种更加轻便小巧,集USB读卡器和智能卡于一体的具有USB接口即插即用的信... 详细信息

在各种安全保密应用如身份认证和支付凭证中,USBKey作为个人安全模块技术为用户提供认证、访问控制、密钥存储和安全处理等安全功能。相对于智能卡来说,USBKey是一种更加轻便小巧,集USB读卡器和智能卡于一体的具有USB接口即插即用的信息安全设备。由于USBKey只允许在较小的存储空间实现可靠的安全保证,这就要求我们能够尽可能的改进相关技术和算法。随着通信技术和集成电路技术的发展,加上重要个人信息和敏感信息的保密安全网上交易越来越普遍,如：网上银行,庭办公、网络电视会议、电子政务、电子商务等,这既对保密安全设备提出更加苛刻的要求,又给集成电路技术,智能卡技术与USBKey技术的结合提供了一个契机。 RSA和ECC两种密码体制是目前最具有实践意义的公钥密码体制,二者也是USBKey提供可靠安全保障的重要理论依据。基于大数分解数学难题的RSA算法在处理信息的加解密时表现出很好的实现效率。基于椭圆曲线离散对数问题的ECC算法在数字签名、身份认证上表现出存储空间占用小,密钥长度和系统参数短的特点。为了进一步提高运算效率,Montgomery于1985年提出了一种计算模乘的有效算法,他根据完全剩余系的性质,针对计算α·b（mod n）中的modn除法运算上需耗费大量不必要时间的问题,提出将将普通模乘转换为易计算的特殊模乘,从而可以用移位操作来代替非常复杂的除法运算。这对提高RSA运算效率提供了一个重要的解决思路。随之,B.S.Kaliski, Walter Colin等人相继提出改进的Montgomery模乘算法,Koc对出现的各种算法进行比较总结出适合不同硬件环境的算法。在提高椭圆曲线运算效率方面,坐标转换和点运算是关键。Heri Cohen等提出一种“修改的雅可比投影坐标”,其优点是在计算点倍运算时所需的模乘运算次数最少。Gordon在处理椭圆曲线上的点乘运算时,借鉴计算an的技巧和方法,利用计算椭圆曲线上点P的负元-P不费时的特点,将k用带符号的展开（NAF格式）代替整数的二进制展开从而获得更高的计算效率。本文结合USBKey相关理论知识,对公钥密码体制做了一个简单的介绍,对大部分的公钥密码算法进行了深入的分析,其中着重从Stephen R.Dusse和Burton S.Kalisli Jr.提出的改进的Montgomery模乘算法入手,对其具体实现细节进行了详细的分析与考虑,并对ECC算法实现上结合Brickell, Gordon的分块思路和滑动窗口思想提出JSF滑动窗口多点乘算法。本文对丰富公钥密码算法改进理论,完善公钥密码技术在USBKey领域的应用具有重要的理论意义。

关键词：公钥密码 RSA ECC USBKey

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投影对C^(*-)体制对称性的破坏

华南理工大学学报（自然科学版） 2010年第5期38卷 86-89页

作者：袁峰胡予濮欧海文赵东西安电子科技大学计算机网络与信息安全教育部重点实验室陕西西安710071 北京电子科技学院信息安全重点实验室北京100070

SFLASH体制是配上具体参数的C*-体制,已被Dubois等用差分攻击方法成功地攻破.文中分析了Dubois等对SFLASH体制所用的攻击方法,说明该攻击能成功的关键主要是依赖于SFLASH体制的对称性,并对C*-体制的对称性进行了研究,严格证明了投影能... 详细信息

SFLASH体制是配上具体参数的C*-体制,已被Dubois等用差分攻击方法成功地攻破.文中分析了Dubois等对SFLASH体制所用的攻击方法,说明该攻击能成功的关键主要是依赖于SFLASH体制的对称性,并对C*-体制的对称性进行了研究,严格证明了投影能够破坏C*-体制的对称性.该结果表明,在SFLASH体制上应用投影方法可以有效地抵抗差分攻击.

关键词：密码公钥密码多项式映射多变量对称性投影 C＊-体制

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基于区块链的公钥分配系统

基于区块链的公钥分配系统

作者：平鉴川天津大学

学位级别：硕士

公钥网络需要同时满足公钥获取的便捷性和公钥信息的可靠性,其中公钥信息的可靠性是建立公钥网络的第一目标。分布式系统的各个节点之间需要通过通信的方式来交换信息,攻击者可以在节点间通信的过程中发起攻击来阻扰节点达成共识,对分... 详细信息

公钥网络需要同时满足公钥获取的便捷性和公钥信息的可靠性,其中公钥信息的可靠性是建立公钥网络的第一目标。分布式系统的各个节点之间需要通过通信的方式来交换信息,攻击者可以在节点间通信的过程中发起攻击来阻扰节点达成共识,对分布式系统中存储的信息的可靠性进行破坏。区块链技术的出现和发展为在公共网络中的分布式系统中建立共识提供了一种实现方式。通过组建区块链网络,利用区块链网络的抗更改性来维持节点之间信息的一致性。基于区块链网络的系统利用区块链网络的特性来维持网络中信息的一致性和安全性,不需要对网络中信息的安全进行额外的保护。本文设计了基于区块链技术的分布式公钥分发方案,通过区块链系统来维护用户和公钥信息的一致性。网络中存储的公钥的一致性由区块链进行维护,在选择加密算法时,不需要考虑算法是否对公钥的一致性进行维护。对于区块链网络在虚拟货币应用过程中已经出现的缺陷,在基于区块链的公钥系统中对这些缺陷进行规避。在完成设计之后对公钥系统的安全性进行定量的分析,在分析了现有的区块链安全性的估算方法基础之上,对估算方法进行改进使得估算方式能够有着更广泛的适用性,能够适应存在延迟确认的实际情况。并且在估算过程中采用区块链的状态作为输入参数,使得估算得到的结果对实际的应用有更好的指导作用。最后对改进后的攻击方式的估算方法进行模拟检验,对基于区块链的公钥系统的安全性进行了验证。证明了基于区块链的公钥分配的安全性。

关键词：区块链密钥管理分布式系统公钥密码

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异构密码算法研究与实现

异构密码算法研究与实现

作者：杨润东北京印刷学院

学位级别：硕士

由于网络环境不同以及密码技术的快速发展,通信网络所使用的密码系统会有所不同。如何保证使用不同密码系统网络之间的安全通信是信息安全领域一个研究热点。异构密码方案是不同密码系统网络之间的安全通信关键技术。本文是对异构密码... 详细信息

由于网络环境不同以及密码技术的快速发展,通信网络所使用的密码系统会有所不同。如何保证使用不同密码系统网络之间的安全通信是信息安全领域一个研究热点。异构密码方案是不同密码系统网络之间的安全通信关键技术。本文是对异构密码算法的研究与设计,主要工作如下:1.基于环上带错学习(R-LWE)和非齐次小整数解(ISIS)困难问题,在NTRU格上设计了从PKI公钥密码体制到身份公钥密码体制的异构签密方案(TPKI-to-IDPKC),并在随机预言机模式下证明了方案的安全性。方案解决了从PKI公钥密码体制到身份密码体制之间的安全通信问题,且能有效的抵抗量子攻击,与现有的格上异构签密方案相比密钥更小,效率更高。2.基于格上两个重要的困难问题:一个是R-LWE另一个是ISIS,在NTRU格上设计了首个从无证书公钥密码体制到PKI公钥密码体制的异构签密方案(CLPKC-to-TPKI),并在随机预言机模式下证明了方案的安全性。方案解决了从无证书公钥密码体制到PKI密码体制之间的安全通信问题,具有抗量计算攻击的属性,与传统的“先签名后加密”的方案相比,减少了通信量,通信效率提高了百分之五十。3.根据国密SM2算法和RSA算法,设计了一个可证安全的SM2-to-RSA异构签密方案。该方案与传统的“先签名后加密”方法相比较该方案节通信成本降低了,通信效率更加高效,为国密算法与国际算法的接轨做出一次探索。

关键词：异构签密量子攻击格密码 SIS LWE 公钥密码

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辫子群上新的难解问题及其密码学应用研究

计算机研究与发展 2006年第7期43卷 1246-1251页

作者：汤学明洪帆崔国华华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

利用Shor,Boneh和Lipton等的量子算法不仅可以在多项式时间内分解大整数,还可以有效解决离散对数和椭圆曲线上的离散对数问题,传统的基于这三类难解问题的公钥密码系统在量子计算机时代将变得不再安全.辫子群是一类较适合构造抵抗量子... 详细信息

利用Shor,Boneh和Lipton等的量子算法不仅可以在多项式时间内分解大整数,还可以有效解决离散对数和椭圆曲线上的离散对数问题,传统的基于这三类难解问题的公钥密码系统在量子计算机时代将变得不再安全.辫子群是一类较适合构造抵抗量子密码分析的计算平台,但目前基于辫子群的公钥密码系统所凭借的难解问题都得到了一定程度的解决.两类新的难解问题是根据p次方根问题的难解性和线性表示攻击提出的.在此基础上构造了一个新的密钥协商协议,分析了协议的安全性,给出了参数选择建议和理由.新的密钥协商协议可以抵抗目前已知的各种攻击.

关键词：辫子群方根线性表示公钥密码密钥协商协议

基于Polar码的ElGamal型公钥密码体制

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计算机应用研究 2024年第1期41卷 254-259,271页

作者：刘冰吴旭聃聂艇北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

在量子计算技术飞速发展的时代背景下,为了满足密码应用的安全需求,提出了一种基于Polar码的ElGamal型公钥密码体制。采用Polar码为基于纠错码ElGamal型公钥密码体制中的公开码,利用SC译码算法进行译码,并对方案的译码失败概率和安全性... 详细信息

在量子计算技术飞速发展的时代背景下,为了满足密码应用的安全需求,提出了一种基于Polar码的ElGamal型公钥密码体制。采用Polar码为基于纠错码ElGamal型公钥密码体制中的公开码,利用SC译码算法进行译码,并对方案的译码失败概率和安全性进行了分析。结果表明算法具有较高的传信率,选取的参数满足信息集译码复杂度和译码失败概率的要求,且算法满足IND-CPA安全性。

关键词：公钥密码 ElGamal型体制 Polar码 SC译码算法

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本期“量子信息”专栏评述

电子科技大学学报 2022年第2期51卷 161-161页

评“区块链在量子时代的机遇和挑战”王晓霆区块链被认为是一种正在颠覆互联网、变革传统生产关系以及提高生产力的革命性创新体系,具有重大发展潜力。然而,量子计算机具备破坏哈希函数、公钥密码等传统信息安全技术的潜力,给依赖于传... 详细信息

评“区块链在量子时代的机遇和挑战”王晓霆区块链被认为是一种正在颠覆互联网、变革传统生产关系以及提高生产力的革命性创新体系,具有重大发展潜力。然而,量子计算机具备破坏哈希函数、公钥密码等传统信息安全技术的潜力,给依赖于传统密码学的区块链系统带来了严重威胁。因此,研究“量子+区块链”这一方向,意义重大。由于相关的研究成果较少,并且已有成果相对独立,系统性的研究总结一直缺乏。

关键词：信息安全技术区块链量子计算机哈希函数量子信息公钥密码革命性创新提高生产力