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一种抵御内部人员攻击的云租户密钥保护方法

信息安全学报 2021年第3期6卷 187-201页

作者：何运贾晓启刘鹏张伟娟中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049 宾夕法尼亚州立大学美国宾夕法尼亚16802

云计算作为一种新兴计算模式,近几年来对传统IT架构产生了巨大影响。然而,云计算也面临着新的安全挑战,例如,存储在云虚拟机内存中口令、密钥等易受到云平台内部人员发起的攻击。恶意云运维人员可通过简单命令获取云虚拟机的内存快照,... 详细信息

云计算作为一种新兴计算模式,近几年来对传统IT架构产生了巨大影响。然而,云计算也面临着新的安全挑战,例如,存储在云虚拟机内存中口令、密钥等易受到云平台内部人员发起的攻击。恶意云运维人员可通过简单命令获取云虚拟机的内存快照,再从内存快照中提取敏感数据(称作内存快照攻击)。本文为保护虚拟机内的加密密钥免受内存快照攻击,提出HCoper方案,HCoper在CPU内部完成所有加密计算,保证密钥不被加载到RAM中。HCoper采用key-encryption-key结构实现密钥动态调度,以支持多应用多密钥场景。主密钥存储在CPU寄存器中,数据加密密钥由主密钥加密后存储在RAM中。HCoper执行加密计算时,数据加密密钥将被解密并直接加载到CPU寄存器进行加密计算。HCoper作为Xen的内核模块,可防止其他进程访问持有密钥的CPU寄存器。HCoper旨在为租户提供加密计算服务,同时保证密钥(即主密钥,数据加密密钥)不受内部恶意人员的攻击。实验结果表明,HCoper可有效地防御内部人员发起的内存快照攻击,其带来的性能开销不影响实用性。

关键词：内存快照攻击内部人员攻击密钥保护云计算

基于TrustZone的以太坊密钥保护方法

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武汉大学学报(理学版) 2024年

作者：任正伟虞雳王丽娜贺广鑫徐士伟童言邓莉武汉科技大学计算机科学与技术学院智能信息处理与实时工业系统湖北省重点实验室武汉科技大学空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉大学国家网络空间安全学院华中农业大学信息学院

在以太坊中，用户数字资产的安全性与其密钥紧密相关，一旦私钥泄漏，用户将面临无法挽回的数字资产损失。加密货币钱包常被用于管理和保护区块链系统的密钥。但是，现有的加密货币钱包安全性不高。为了更好地保护以太坊用户的数字资产... 详细信息

在以太坊中，用户数字资产的安全性与其密钥紧密相关，一旦私钥泄漏，用户将面临无法挽回的数字资产损失。加密货币钱包常被用于管理和保护区块链系统的密钥。但是，现有的加密货币钱包安全性不高。为了更好地保护以太坊用户的数字资产，在不影响以太坊系统正常功能的情况下，提出了一种基于TrustZone的以太坊密钥保护方法，以在用户通过支持TrustZone的移动终端接入和使用以太坊系统时，提高用户密钥在生成、存储和使用过程中的安全性。在该方法中，与私钥相关的操作都是在TrustZone的安全世界中进行的。私钥未被使用时，将以安全文件的形式被保存在本地文件系统中。当有交易需要被签名时，将存有对应私钥的安全文件加载到安全世界中，并恢复出私钥以对交易签名，从而使得私钥可以安全而持续地被使用。在模拟环境下实现了该方法的原型系统，并对系统的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明，本文的原型系统在以太坊系统中能够正常运行，性能开销在合理范围内，具有可行性。

关键词：以太坊加密货币钱包密钥保护 TrustZone 安全文件

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基于指纹模糊金库的智能卡密钥保护电路设计

基于指纹模糊金库的智能卡密钥保护电路设计

作者：吴浩华中科技大学

学位级别：硕士

我们身处一个信息发展的时代,面临着很多信息安全的问题。信息加密帮我们解决了传输的安全性问题,但是伴随而来的是加密密钥的安全性问题。Jules和Sudan提出了一种基于模糊金库方案的指纹加密方案,将指纹特征与密钥进行混合加密,一方面... 详细信息

我们身处一个信息发展的时代,面临着很多信息安全的问题。信息加密帮我们解决了传输的安全性问题,但是伴随而来的是加密密钥的安全性问题。Jules和Sudan提出了一种基于模糊金库方案的指纹加密方案,将指纹特征与密钥进行混合加密,一方面保护指纹和密钥的安全性,另一方面又使密钥的恢复更方便。本文针对智能卡中的密钥保护应用,对传统模糊金库方案应用于智能卡存在的问题进行了改进。首先传统纯软件的方式实现的加密系统,运算速度较慢,并且传统的Clancy杂凑点产生算法很耗时,针对此问题本文采用软硬件协同设计,硬件加速的方式实现指纹加密中最耗时的杂凑点产生和特征点匹配部分,将系统的运算时间大大降低。其次基于局部信息或几何hash的指纹匹配方法需要很大的存储容量,智能卡中并没有这么大的存储容量,对此本文改进了适用于智能卡的密钥匹配算法,使运算时间、电路面积以及存储开销满足智能卡中的应用需求。最后本文基于SMIC0.13μm工艺对电路面积评估为13389门,占用内存容量为40K。同时基于XilinxK7的FPGA评估资源消耗为361slices,多项式计算电路设计两种方案对比,选择面积更优的方案;杂凑点产生电路增加坐标到地址的编码模块,使运算速度提高了2倍左右,相比于近期文献速度也有3倍左右的提升。同时本文对解码阶段的特征点对齐与匹配算法改进,相比于改进前的算法,把错误拒绝率降低了2%左右,运算速度提高了1倍。硬件加速的设计使匹配阶段的运算速度相比于纯软件提高了10倍左右。

关键词：指纹模糊金库杂凑点密钥保护智能卡

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云密码服务中密钥保护体系设计

北京电子科技学院学报 2021年第4期29卷 18-24页

作者：王雄冯文浩池亚平北京电子科技学院北京市100070

为解决云服务在用户隐私、数据保护等安全方面的问题,云密码服务应运而生。面对云服务中用户数量多、需求差异大等特点,云密码服务一般提供海量密钥。如何在云密码服务中结合虚拟密码机设计有效的密钥保护体系成为云密码服务中关键的问... 详细信息

为解决云服务在用户隐私、数据保护等安全方面的问题,云密码服务应运而生。面对云服务中用户数量多、需求差异大等特点,云密码服务一般提供海量密钥。如何在云密码服务中结合虚拟密码机设计有效的密钥保护体系成为云密码服务中关键的问题。本文结合虚拟密码机之间的独立、隔离特性,设计以虚拟密码机中密钥库为核心的密钥保护体系。在该体系中,从虚拟密码机、云密码服务两个层面将海量密钥实现分层逐级保护,同时,对密钥的远程管理需求,设计基于密码技术的身份认证且建立安全通信通道。

关键词：密钥保护云密码服务虚拟密码机

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基于RS码加固的PUF密钥保护技术研究

信息记录材料 2024年第7期25卷 173-176页

作者：李赛野毛筱雨周楝淞中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041

物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)作为一种新兴的技术,以其不可克隆性、防篡改性和轻量级等优点常用于密钥保护方面。然而PUF的稳定性容易受到环境条件的影响,导致输出的不稳定,进而影响被保护密钥的可靠性。通过介... 详细信息

物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)作为一种新兴的技术,以其不可克隆性、防篡改性和轻量级等优点常用于密钥保护方面。然而PUF的稳定性容易受到环境条件的影响,导致输出的不稳定,进而影响被保护密钥的可靠性。通过介绍基于PUF的密钥保护技术,分析了里德-所罗门(reed⁃solomon,RS)码的基本原理,测试基于Xilinx K7-325T现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)实现的环形振荡器(ring oscillator,RO)PUF在不同环境温度下的可靠性,提出了一种基于RS码加固的PUF密钥保护系统。实验结果表明,该密钥保护系统可以在-30℃~60℃的环境温度中正确恢复出密钥,提升了基于PUF技术密钥保护系统的可靠性。

关键词：物理不可克隆函数密钥保护 RS码纠错码环形振荡器 FPGA

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基于代数几何码的生物信息密钥保护机制

计算机应用与软件 2010年第2期27卷 6-8页

作者：董凌骏刘胜利上海交通大学计算机科学与工程系上海200240

改进了文献[1]使用生物数据对密钥进行保护的方案,使用ReedMuller码和Hermitian曲线上的代数几何码代替了原方案中的Hadmard码和ReedSolomon码,获得了更大的纠错能力和更高的信息率。使用改进后的方案,密钥可以从用户的生物数据和存储... 详细信息

改进了文献[1]使用生物数据对密钥进行保护的方案,使用ReedMuller码和Hermitian曲线上的代数几何码代替了原方案中的Hadmard码和ReedSolomon码,获得了更大的纠错能力和更高的信息率。使用改进后的方案,密钥可以从用户的生物数据和存储在防窜改的智能卡中的纠错数据中被恢复。

关键词：代数几何码生物信息密钥保护智能卡

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云端协同密钥保护机制的研究

信息安全研究 2019年第10期5卷 898-903页

作者：李向锋北京数字认证股份有限公司

现代密码学的一个基本原则是:一切秘密寓于密钥之中.密码算法是可以公开的,密钥则必须绝对保密,这样才能确保密码和其保护信息的安全.通过对数字签名密钥保护机制的演变历史的回顾,分析了这些密钥保护机制的安全性特点,重点介绍了近年... 详细信息

现代密码学的一个基本原则是:一切秘密寓于密钥之中.密码算法是可以公开的,密钥则必须绝对保密,这样才能确保密码和其保护信息的安全.通过对数字签名密钥保护机制的演变历史的回顾,分析了这些密钥保护机制的安全性特点,重点介绍了近年来出现的云端协同密钥保护机制,介绍了云端协同密钥保护相关的研究进展、产业实践,并分析了云端协同密钥保护机制的技术特点、安全性、适用场景以及将来的发展趋势,分析了云端协同密钥保护机制的应用价值和对密码行业发展的影响.

关键词： PKI 密钥保护数字签名多方计算门限密码

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一种CA密钥的多级安全保护方案

计算机工程与应用 2011年第18期47卷 109-111页

作者：尹华赣南师范学院数学与计算机科学学院江西赣州341000

针对CA密钥的高安全性需求,提出一种多级的保护机制。使用RSA算法产生密钥,采用(tn)秘密共享将其分发到t个签字服务器,用异构平台存储密钥份额,并使用主动式秘密技术周期性更新密钥份额,对密钥份额进行恢复和有效性验证。设计了分阶... 详细信息

针对CA密钥的高安全性需求,提出一种多级的保护机制。使用RSA算法产生密钥,采用(tn)秘密共享将其分发到t个签字服务器,用异构平台存储密钥份额,并使用主动式秘密技术周期性更新密钥份额,对密钥份额进行恢复和有效性验证。设计了分阶段签字方案,多级安全保护机制有效地增强了CA密钥的安全性。通过Java和OpenSSL对方案进行了实现。

关键词：安全性密钥保护密钥份额

Aitps:基于非对称模格问题的两方协同签名方案

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计算机研究与发展 2023年第9期60卷 2137-2151页

作者：文嘉明王后珍刘金会张焕国武汉大学国家网络安全学院武汉430072 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室(武汉大学) 武汉430072 密码科学技术国家重点实验室北京100878 西北工业大学网络空间安全学院西安710072

物联网和区块链等技术的兴起和发展,使得多方协同签名协议重新受到了关注.多方协同签名是一种特殊的数字签名,要求多个用户进行交互后共同对一个消息产生合法的签名,以达到认证的目的.优点在于相比起每个用户分别进行签名可以缩短尺寸,... 详细信息

物联网和区块链等技术的兴起和发展,使得多方协同签名协议重新受到了关注.多方协同签名是一种特殊的数字签名,要求多个用户进行交互后共同对一个消息产生合法的签名,以达到认证的目的.优点在于相比起每个用户分别进行签名可以缩短尺寸,同时使用分布式的方法,任何一方都无法独自进行签名,防范了因为单个用户的密钥丢失或被劫持而导致被冒充身份的隐患.另一方面,量子计算机的进展对传统的公钥密码方案构成了潜在的威胁,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)在2016年启动抗量子密码(post-quantum cryptography,PQC)的国际标准征集项目,并于2022年7月确定了被选为标准的算法.同时,基于其入选的数字签名方案(例如CRYSTALS-Dilithium)的协同签名方案也已经陆续出现.2019年,中国密码学会举办了全国密码算法设计竞赛,其中公钥组获得一等奖的Aigis-sig签名方案采用了与Dilithium类似的结构.基于Aigis-sig数字签名方案设计了一种两方协同签名方案,称之为Aitps,并根据其提供的参数进行了实例化和对比,得到了相比已有的所有基于Dilithium的两方协同签名方案更优的密钥和签名大小,例如在同等的安全强度下签名尺寸可缩减20%以上.此外,该方案也可以扩展为多方协同签名.

关键词：数字签名两方协同签名基于格的密码学抗量子密码密钥保护