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基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

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基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

作者：刘海清国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着AES取代DES作为新一代数据加密标准,AES在安全领域的应用越来越广泛,针对AES的各种恶意攻击日趋严重。其中一种称为功耗攻击的旁路攻击技术已经对AES构成了巨大威胁。因此,研究抗功耗攻击的AES防护技术具有重要的理论意义和实用价... 详细信息

随着AES取代DES作为新一代数据加密标准,AES在安全领域的应用越来越广泛,针对AES的各种恶意攻击日趋严重。其中一种称为功耗攻击的旁路攻击技术已经对AES构成了巨大威胁。因此,研究抗功耗攻击的AES防护技术具有重要的理论意义和实用价值。本文在国内外相关研究的基础上,深入研究了功耗攻击原理;给出了一种AES 有效实现方案;基于此有效实现,提出一种基于随机掩码的AES抗DPA攻击防护方案;在此基础上,给出了基于随机掩码的AES抗DPA攻击硬件实现。 (1)研究功耗攻击原理及抗功耗攻击技术。对功耗攻击原理进行分析,可以更深入了解AES算法抗功耗攻击的薄弱环节,是研究抗功耗攻击防护技术的基础。 (2)给出了AES的一种有效实现方案。本文将AES中唯一的非线性变换——SubBytes变换中的有限域GF(2)上求逆转换到有限域GF(2)和GF(2)上实现,有效降低了所需的硬件开销,这种有效实现方案也是基于随机掩码的AES防护技术的基础。 (3)提出了一种基于随机掩码的AES抗DPA攻击防护技术方案。在AES有效实现方案的基础上,将AES掩码防护的关键——有限域GF(2)上字节掩码求逆转换成有限域GF(2)和GF(2)上的一系列掩码运算,有效实现了AES的掩码防护。理论分析证明所有的中间结果均被隐藏,达到了抗DPA攻击的目的。 (4)给出了基于随机掩码的AES抗DPA攻击硬件实现。本文分别实现了掩码防护的AES协处理器——Masked AES和没有掩码防护的AES协处理器——Unmasked AES。相比Unmasked AES,Masked AES在芯片面积、最大频率、吞吐率等性能上有所下降,但实现了抗DPA攻击,安全性能得到增强。

关键词： AES 随机掩码 DPA 有限域有效实现

基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

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信息网络安全 2008年第11期 51-54页

作者：刘海清陆洪毅童元满国防科技大学计算机学院

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA(Differential Power Analysis)攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒(SubBytes)的实现,该文将S盒中有限域GF(28)上的求逆转换到GF(24)和GF... 详细信息

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA(Differential Power Analysis)攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒(SubBytes)的实现,该文将S盒中有限域GF(28)上的求逆转换到GF(24)和GF(22)上进行,有效实现了掩码防护。在该文的实现中,所有的中间结果均被随机掩码,证明了该文中AES算法实现能够抗DPA攻击,基于此掩码方案,给出了AES协处理器体系结构,设计实现128密钥的AES协处理器。在0.18μm工艺下,协处理器面积为0.298mm2;在100MHz频率下,加解密吞吐率达到了1.16Gbps。

关键词： DPA AES 随机掩码有限域

一种基于随机掩码的低通信量Logistic回归外包训练方案

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科技资讯 2021年第34期19卷 5-9页

作者：黄晓文王政杰崔硕硕张宇浩邓国强桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004

Logistic回归是一种典型的机器学习模型,因其在疾病诊断、金融预测等许多应用表现优越而受到广泛关注。Logistic回归模型的建立不仅依赖于算法,更依赖于大量有效的训练数据。尽管构建高精度模型并提供预测服务有诸多优点,但用户的敏感... 详细信息

Logistic回归是一种典型的机器学习模型,因其在疾病诊断、金融预测等许多应用表现优越而受到广泛关注。Logistic回归模型的建立不仅依赖于算法,更依赖于大量有效的训练数据。尽管构建高精度模型并提供预测服务有诸多优点,但用户的敏感信息数据造成隐私问题。因此,该文提出一个新的Logistic回归外包训练方案。在该方案中,用户会预先对私有数据进行处理,并添加随机掩码的数据矩阵上传给聚合器,聚合器将聚合得到的全局训练矩阵上传给云服务器进行训练。该方案在满足数据隐私的安全性需求下具有较高的计算效率和较低的通信开销。

关键词： Logistic 回归隐私保护随机掩码低通信量

基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

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基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

第23届全国计算机安全学术交流会

作者：刘海清陆洪毅童元满国防科技大学计算机学院

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA(Differential Power Analysis)攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒(SubBytes)的实现,该文将S盒中有限域GF(2)上的求逆转换到GF(2)和GF(2... 详细信息

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA(Differential Power Analysis)攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒(SubBytes)的实现,该文将S盒中有限域GF(2)上的求逆转换到GF(2)和GF(2)上进行,有效实现了掩码防护。在该文的实现中,所有的中间结果均被随机掩码,证明了该文中AES算法实现能够抗DPA攻击,基于此掩码方案,给出了AES协处理器体系结构,设计实现128密钥的AES协处理器。在0.18μm工艺下,协处理器面积为0.298mm;在100MHz频率下,加解密吞吐率达到了1.16Gbps。

关键词： DPA AES 随机掩码有限域

来源： cnki会议评论

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基于图神经网络的零样本行为识别算法研究

基于图神经网络的零样本行为识别算法研究

作者：孔垂涵北京交通大学

学位级别：硕士

行为识别旨在对视频中正在进行的行为进行识别与分类,是计算机视觉领域的一个重要研究课题。目前,基于深度学习的行为识别方法利用捕获的数据集和对应人工标注的标签来训练模型,在大规模数据集上获得了很高的识别准确度。然而在实际的... 详细信息

行为识别旨在对视频中正在进行的行为进行识别与分类,是计算机视觉领域的一个重要研究课题。目前,基于深度学习的行为识别方法利用捕获的数据集和对应人工标注的标签来训练模型,在大规模数据集上获得了很高的识别准确度。然而在实际的应用中,由于一些行为罕见的数据难以获取,导致这类行为识别方法受到限制。因此,如何在训练数据类别有限的条件下去识别从未见过的类别样本是一个有实际意义的研究方向。为了应对这一问题,研究者们提出了零样本行为识别。这类方法不再是让深度学习模型简单的学习视频特征与其类别之间的连接关系;而是让模型首先理解训练数据的高层语义信息,然后把语义信息迁移到从未见过的类别样本,最终达到识别新行为的目的。现有的零样本行为识别算法缺乏结合具体的影响因素来构建知识迁移模型,导致对新行为的识别受到了限制。为了解决上述问题,本文从多个角度分析了影响性能的因素,并针对现有方法存在的问题提出新的解决方案。本文综合利用知识图谱、图神经网络等深度学习技术构建新的零样本行为识别算法,旨在通过提高知识信息在不同行为之间传播的能力来提高模型的性能。本文主要的研究工作如下:(1)提出了基于自邻接知识图谱和集成图卷积神经网络的零样本行为识别算法。针对现有知识图谱不能准确表示节点之间相似程度的问题,本文设计了自邻接知识图谱,通过使行为之间按照语义的相似程度互相传播知识信息,从而提高新行为视觉特征的捕获能力。为了进一步提高自邻接知识图谱的特征迁移能力,本文提出了集成图卷积神经网络。该网络将多个图卷积神经网络集成为一个强监督模型,旨在提高新行为构建视觉特征的准确性和稳定性,进而提升最终的识别效果。(2)提出了基于随机掩码增强的零样本行为识别算法。为了提高知识图谱的知识传播能力,本文将特征增强策略应用到知识图谱中,提出了随机掩码特征增强方法,该方法通过对节点特征进行随机擦除来实现特征增强。本文在随机掩码特征增强的基础上进一步提出了基于随机掩码增强的双分支图神经网络。该网络采用双分支结构对特征增强后的图谱和原始的输入图谱进行知识传播,提高了未知类节点学习视觉信息的能力,进而提高了算法性能。本文将提出的两种零样本行为识别算法在公开数据集UCF-101、HMDB-51和Olympic Sports上进行了对比实验和消融实验。实验结果表明,本文所提出的算法达到了目前先进的性能。

关键词：零样本行为识别知识图谱图神经网络特征增强随机掩码

采用指令集扩展和随机调度的AES算法实现技术

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计算机工程与应用 2009年第16期45卷 106-110页

作者：孙迎红童元满王志英湖南涉外经济学院计算机科学与技术系长沙410205 国防科学技术大学计算机学院长沙410073

在随机掩码技术基础上,定义了若干细粒度的随机掩码操作,将AES(Advanced Encryption Standard)算法中各种变换分解为细粒度随机掩码操作的序列,并使得所有的中间结果均被不同的随机量所掩码。为高效实现基于细粒度随机掩码操作分解的AE... 详细信息

在随机掩码技术基础上,定义了若干细粒度的随机掩码操作,将AES(Advanced Encryption Standard)算法中各种变换分解为细粒度随机掩码操作的序列,并使得所有的中间结果均被不同的随机量所掩码。为高效实现基于细粒度随机掩码操作分解的AES算法,定义了三种扩展指令,结合指令随机调度方法,给出了AES算法的完整实现流程,并指出这种实现技术可以抗一阶和高阶功耗攻击。实验结果表明,与其他典型防护技术相比,这种实现技术具有安全性、运算性能以及硬件复杂度等方面的综合优势。

关键词：功耗攻击高级加密标准随机掩码指令集扩展

一种抗DPA及HO-DPA攻击的AES算法实现技术

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计算机研究与发展 2009年第3期46卷 377-383页

作者：童元满王志英戴葵陆洪毅国防科学技术大学计算机学院长沙410073

对Akkar提出的基于随机掩码的AES(Advanced Encryption Standard)算法实现技术进行了安全性分析,指出了可行的DPA(differential power analysis)及HO-DPA(high order DPA)攻击.在此基础上,提出了AES算法的一种改进实现技术,其核心是用不同的随机量对密码运算过程中的中间结果进行掩码,以消除AES算法实现中可被功耗攻击的漏洞.在各随机量相互独立且服从均匀分布的前提下,进一步证明了改进的实现技术能够有效抗DPA及HO-DPA攻击;给出了改进实现中所需的大量随机量的产生技术.与其他典型防护技术相比,改进的AES算法实现以一定的芯片面积开销获得了高安全性.

关键词：差分功耗攻击高阶功耗攻击高级加密标准防护技术随机掩码

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基于ERNIE的中文专利分类研究

信息技术与信息化 2023年第9期 116-119页

作者：雷海卫李帆李成奇中北大学计算机科学与技术学院 030051

依据中文专利文本内容实现专利的自动分类,可以为专利申请审查快速匹配一个或多个IPC分类号,以提升该工作的自动化水平。在对文本分类中的文本表示模型技术分析后,提出基于ERNIE并结合CNN和RNN构建用于中文专利自动分类的模型。模型以... 详细信息

依据中文专利文本内容实现专利的自动分类,可以为专利申请审查快速匹配一个或多个IPC分类号,以提升该工作的自动化水平。在对文本分类中的文本表示模型技术分析后,提出基于ERNIE并结合CNN和RNN构建用于中文专利自动分类的模型。模型以专利标题和摘要作为输入,以子类分类标签作为输出。在完成数据集制作基础上进行了相关实验,结果显示,方案的分类准确率达到了88.23%,性能优于基于Word2Vec和BERT的方法。

关键词：专利分类 ERNIE 文本表示 IPC 随机掩码

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一种ECC加密芯片抗功耗攻击研究

微电子学与计算机 2011年第1期28卷 27-30页

作者：李浪焦铬李仁发李静衡阳师范学院计算机系湖南衡阳421008 湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082

设计了随机掩码在ECC加密算法中的应用方法,为了降低加密芯片的功耗和面积,提高运算性能,研究设计了关键步固定值掩码算法,实验证明提出的方法在资源增加非常有限的情况下可以有效抵抗一阶差分功耗攻击.同时,其他加密算法也可参考此关... 详细信息

设计了随机掩码在ECC加密算法中的应用方法,为了降低加密芯片的功耗和面积,提高运算性能,研究设计了关键步固定值掩码算法,实验证明提出的方法在资源增加非常有限的情况下可以有效抵抗一阶差分功耗攻击.同时,其他加密算法也可参考此关键步固定值掩码算法来高效设计抗功耗攻击加密芯片.

关键词： ECC 功耗攻击随机掩码关键步固定值掩码防御