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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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基于格上困难问题的两类密码方案研究

基于格上困难问题的两类密码方案研究

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作者：曹辰辰电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,量子计算的发展对现在广泛使用的密码体制造成了极大的安全威胁,设计可以抵抗量子计算的密码体制已成为当前学者研究的热点。在后量子密码体制中,基于格上困难问题的格密码体制拥有抗量子计算、可证明安全、计算高效、最坏复杂... 详细信息

近年来,量子计算的发展对现在广泛使用的密码体制造成了极大的安全威胁,设计可以抵抗量子计算的密码体制已成为当前学者研究的热点。在后量子密码体制中,基于格上困难问题的格密码体制拥有抗量子计算、可证明安全、计算高效、最坏复杂性假设到平均复杂性假设的可归约性等优势,得到了密码学者的广泛关注。然而,现有的基于格上困难问题的密码算法研究还没有达到量子计算环境下通信对于安全的需求,因此,基于已有的研究,本论文开展具有新型安全特性的基于格上困难问题的密码算法设计研究,具体内容如下:1.基于RLWE问题(环上错误学习问题)构造了一个匿名签密算法,称为LASC。LASC采用格中错误协调技术和拒绝采样技术,允许参与通信的发送方在一个逻辑步骤内完成传输数据的签名和加密操作,并将身份信息嵌入产生的签密信息中,只有参与通信的接收方能够解密签密信息,获得数据和发送方的身份。因此,LASC在保证传输数据的机密性和不可否认性的同时,提供匿名的安全性。除此之外,LASC还具有前向安全性、x-security等安全特性。本文提供了LASC在随机神谕安全模型下的可证明安全性,其安全性依赖于RLWE问题,其困难性可归约到理想格上最坏复杂性假设下的SVP问题(最短向量问题)。本文对LASC进行了性能评估,表明其在计算、通信方面是高效的。2.基于LWE问题(错误学习问题)构造了一个口令门限单点登录认证方案,称为LPb T-SSO。LPb T-SSO引入多个身份服务器通过口令对用户的身份进行认证,并在认证通过后发放令牌。用户可以使用该令牌访问应用服务器。用户评估口令和以门限秘密共享的方式分发保存在多个身份服务器上的秘密的基于LWE问题的单向函数,并根据函数输出构建凭证,因此即使是量子敌手也无法通过离线字典猜测攻击从凭证中恢复用户的口令。除此之外,通过这种方式,LPb T-SSO解决了单点失效问题,即使敌手攻击了一些身份服务器,敌手仍然无法从攻破的身份服务器恢复身份服务器保存的秘密,从而无法从凭证中恢复用户的口令。LPb T-SSO使用基于LWE问题的门限签名方案发放令牌,保证了没有敌手能够伪造有效的令牌。本文提供了LPb T-SSO在随机神谕安全模型下的可证明安全性,其安全性依赖于LWE问题,其困难性可规约到格上最坏复杂性假设下的CVP问题(最近向量问题)。性能评估表明LPb T-SSO在计算、存储和通信方面是高效的。

关键词：格密码错误学习问题环上错误学习问题签密单点登录口令认证

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一种全同态加密的安全内积计算方案

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电子科技大学学报 2016年第5期45卷 808-811页

作者：邓江许春香杨浩淼电子科技大学计算机科学与工程学院

在云计算环境下密文top-k检索的众多方法中,该文聚焦于同态加密方法,该公钥加密方法具有不解密就能对密文进行操作的优点。在密文top-k查询中,内积相似性是度量索引向量和查询向量的相似性的最常用的一个指标。该文提出一个安全计算两... 详细信息

在云计算环境下密文top-k检索的众多方法中,该文聚焦于同态加密方法,该公钥加密方法具有不解密就能对密文进行操作的优点。在密文top-k查询中,内积相似性是度量索引向量和查询向量的相似性的最常用的一个指标。该文提出一个安全计算两向量内积相似性的方案,该方案使用基于环上错误学习问题的批处理和打包的同态加密来保护隐私。与其他方法相比,该方案具有通信代价低和计算代价低的优点。

关键词：中国剩余定理全同态加密环上错误学习问题单指令多数据流

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基于RLWE的并行全同态加密算法研究

基于RLWE的并行全同态加密算法研究

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作者：范友涛云南大学

学位级别：硕士

全同态加密(FHE)是一类具有代数同态属性的加密方法,允许基于密文进行任意计算,其计算结果与对应明文进行相应计算后的加密结果等价。这一良好性质使其在安全多方计算、云计算、数字水印、生物特征识别等领域具有极其重要的应用价值。... 详细信息

全同态加密(FHE)是一类具有代数同态属性的加密方法,允许基于密文进行任意计算,其计算结果与对应明文进行相应计算后的加密结果等价。这一良好性质使其在安全多方计算、云计算、数字水印、生物特征识别等领域具有极其重要的应用价值。尽管全同态加密体制效率不断提高,但依旧不同程度存在计算量高、密钥尺寸大等问题,导致其效率低下。环上错误学习问题(RLWE)是一类安全性高的新型困难问题,其涉及的多项式模运算计算速度慢,严重制约基于该问题设计的全同态加密方案的性能;外包计算作为一类重要安全多方计算问题,FHE可为其实现提供底层支持,其性能低下是亟需解决的关键问题。鉴于此,本文以全同态加密为研究对象,从高性能实现和基础应用两方面做了如下探索工作：(1)从基础构造方法、高性能实现和基础应用三方面对全同态加密研究进行了简要概述,指出了后续研究方向。(2)引入中国剩余定理优化RLWE中的多项式模运算,将高次多项式模分解为多个低次多项式模,设计了RLWE的并行加速方案。通过合理地选取安全参数达到了安全性与性能的折中;(3)将上述方案应用于全同态加密中,设计了基于RLWE的并行全同态加密算法,在MPI集群上实现了该算法,实验结果表明该算法可行且具有较高的性能;(4)以随机归约和全同态加密为基础,设计了基于FHE的安全外包计算方案,兼顾安全性的同时,有效降低了方案的时间复杂度;设计了基于MapReduce模型的安全外包计算方案,Hadoop平台实现的结果表明该方案具有较高的运行效率。本文设计的RLWE的并行加速方案具有一般适用性,适用于基于RLWE问题设计的密码学方案;设计的并行全同态加密算法和安全外包计算方案分别从高性能实现和基础应用角度对全同态加密进行了研究探索,为全同态加密算法高效实现、基础应用的效率提升提供了解决思路。实验结果表明,设计的方案具有较高的运行效率,能满足应用需求。

关键词：环上错误学习问题中国剩余定理并行计算全同态加密外包计算

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