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HMDA：基于hmac的DNA组装算法

武汉大学学报(理学版) 2024年

作者：崔竞松王兰兰郭迟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安全学院武汉大学卫星导航定位技术研究中心

DNA组装是基因组学研究中至关重要的步骤。传统的基于第二代测序技术的基因组组装算法存在以下问题：1）无法保证数据的完整性和准确性；2）无法处理混合物种基因组序列组装问题；3）消耗的内存空间大；4）缺乏安全性保障。针对这些问... 详细信息

DNA组装是基因组学研究中至关重要的步骤。传统的基于第二代测序技术的基因组组装算法存在以下问题：1）无法保证数据的完整性和准确性；2）无法处理混合物种基因组序列组装问题；3）消耗的内存空间大；4）缺乏安全性保障。针对这些问题，提出了一种基于hmac的DNA组装算法——HMDA。在DNA组装过程中，运用hmac技术对组装信息进行编码，并利用密码子的性质，在基因组内嵌入经hmac加密后的信息内容。当执行组装操作时，这些信息会被提取出来，作为筛选正确序列的关键依据。此外，HMDA将不同密钥与不同物种或者用户一一映射，实现了特定物种或用户的身份验证。实验结果表明，HMDA算法相对于其他组装算法有以下优势：1）针对理论上能够恢复基因组的测序文库，能够得到准确且完整的组装结果；2）能从混合物种基因组数据中组装出不同物种；3）空间消耗至多为其他算法的33.4%;4）安全性更强，授权用户和普通用户组装结果不同，且该算法能检测数据篡改并返回错误状态码。

关键词： DNA组装基因组学第二代测序技术 hmac

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hmac口令认证技术在路政管理信息化

HMAC口令认证技术在路政管理信息化

作者：安宁电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息时代的到来,网络技术已经广泛涉及到各行各业之中,各种信息系统已成为国家基础设施。但是紧随信息系统的应用而带来的安全问题也日益突出,如何确保信息数据的安全传输和存储已成为信息安全领域的研究热点之一。论文以高速公路... 详细信息

随着信息时代的到来,网络技术已经广泛涉及到各行各业之中,各种信息系统已成为国家基础设施。但是紧随信息系统的应用而带来的安全问题也日益突出,如何确保信息数据的安全传输和存储已成为信息安全领域的研究热点之一。论文以高速公路路政管理信息系统为背景,提出了基于混沌密码学的一次性口令认证方案作为身份认证方法,其安全性能大大高于了传统的用户名/口令认证方式。论文在分析研究高速公路路政管理信息系统的安全机制的基础上,针对其网络现状面临的威胁和风险,提出了对系统身份认证的改进方案。通过比较分析当前身份认证技术几大类方法优劣状况,论文选择了应用广泛且实现简单的一次性口令认证方法作为身份认证模式。采用的Soft Token生成方式避免了基于挑战/应答模式的一次性口令带来的固有缺陷,减少了额外开销。针对高速公路路政管理信息系统的数据保密要求的级别高度,在实现一次性口令认证的核心加密算法时,采用了当前密码学界的研究热门——混沌hash函数加密算法作为一次性口令认证的核心加密算法。构造加密算法时,从统计性能和抗攻击性能等几个角度对算法进行分析和修改,使得算法的安全性能达到最理想状态。实验结果表明,基于混沌系统的hmac加密算法的一次性口令认证方式既能够防止重放攻击、冒充攻击,该加密算法也很好地达到了数据加密的各项性能要求,能够抵抗现有的暴力攻击、统计分析攻击等;整个身份认证机制满足了路政管理系统需求的安全高度,且具有广阔的研究前景。

关键词：路政管理信息系统身份认证一次性口令混沌 hmac

hmac-SHA256算法的VLSI结构设计

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HMAC-SHA256算法的VLSI结构设计

作者：王德鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着互联网技术和网络通信技术的高速发展,当下社会已经进入了信息化时代,人们交换信息共享信息的方式逐渐多样化,但是信息传输的公共信道与计算机的存储系统都是比较脆弱的,很容易受到非法攻击,信息的丢失往往会造成很严重的经济损失,... 详细信息

随着互联网技术和网络通信技术的高速发展,当下社会已经进入了信息化时代,人们交换信息共享信息的方式逐渐多样化,但是信息传输的公共信道与计算机的存储系统都是比较脆弱的,很容易受到非法攻击,信息的丢失往往会造成很严重的经济损失,所以信息在传递过程中的安全问题日益成为人们关注的焦点。加密和认证是防止信息非法攻击的有效手段,本文在介绍了SHA256和hmac的算法结构的基础上,对两者的安全性做了详细的分析。对比了SHA256、SHA1、MD5等算法在抵抗生日攻击和差分攻击方面性能强弱,同时也比较了几种算法的实现效率,最终选择了SHA256算法作为hmac的核心算法。文章分析了密钥长度对hmac安全性的影响,权衡了安全性和速度两方面的因素最终确定了密钥的长度。通过对SHA256算法结构的分析设计了SHA256运算单元的Wt预计算模块,同时找到了SHA256运算单元的关键路径,并且采用了插入中间变量的方式使得关键路径的中的加法运算提前到上一个运算周期,大大缩短了SHA256运算单元关键路径的延时,提高了运算效率。根据hmac的算法结构特点,本文将电路结构分为SHA256运算模块和hmac算法控制模块两个层次来设计,使其既能单独实现SHA256的运算也能实现hmac的功能,应用更加灵活。在hmac-SHA256的硬件设计工作完成后,使用了NCVerilog仿真器搭建仿真验证平台,由黄金模型生成测试向量,对hmac-SHA256的各个模块进行了全面的验证,仿真结果表明hmac-SHA256的功能符合标准协议的要求。然后又搭建了So C平台,将hmac-SHA256封装成一个IP核挂载到系统中,So C系统在FPGA上的运行结果表明hmac-SHA256在100MHz的时钟下能够正确执行算法功能生成正确的消息摘要。最后使用DC对hmac-SHA256模块进行了综合并给出了综合后的结果。

关键词：消息认证 SHA256 hmac 硬件设计

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hmac-SM3的差分功耗分析方法研究

HMAC-SM3的差分功耗分析方法研究

作者：谢俊上海交通大学

学位级别：硕士

功耗分析攻击通过对密码设备在执行密码操作时泄露的功耗信息进行分析来恢复设备中的密钥。hmac是一种基于哈希算法的消息认证构造结构,当它被实现在密码设备之中时,也会遭受功耗分析攻击的威胁。SM3密码哈希算法作为国家密码管理局在... 详细信息

功耗分析攻击通过对密码设备在执行密码操作时泄露的功耗信息进行分析来恢复设备中的密钥。hmac是一种基于哈希算法的消息认证构造结构,当它被实现在密码设备之中时,也会遭受功耗分析攻击的威胁。SM3密码哈希算法作为国家密码管理局在近年才发布的新的哈希算法,目前少有针对hmac-SM3功耗分析方法的研究和完整攻击实验的实施。本文致力于hmac-SM3的差分功耗分析（Differential Power Analysis,DPA）方法研究,提出了针对其软件实现和硬件实现的DPA方法,并通过DPA实验加以验证,取得了十分理想的实验结果。本文的主要工作和创新点可归纳为如下几点:1.对hmac-SM3的结构进行了细致的分析,明确了对其进行功耗分析攻击的攻击目标。并提出了针对其软件实现和硬件实现的DPA攻击方法。2.完成了hmac-SM3的软件实现和FPGA硬件实现,并搭建了用于功耗分析的硬件和软件实验平台。成功对上述hmac-SM3的软件实现和硬件实现实施了DPA攻击,攻击结果十分理想,验证了本文理论的正确性和可行性。3.相比其他的主流密码算法,hmac-SM3中多数操作为模加和异或操作,非线性非常低。这使得目标参数的能耗特征不具有很强的独特性,大幅增加了DPA攻击的难度。本文利用已知密钥和明文进行相关性定位的手段,确定了目标参数操作的大致区间,通过对该区间进行DPA攻击,克服了上述困难,得到了理想攻击结果。4.本文分别使用能耗曲线时域DPA和频域DPA的方法进行实验,对攻击效果进行对比。对比结果显示,频域DPA不仅也能正确恢复目标参数,相比普通的时域DPA,还具有对功耗曲线数量要求更低的优势。

关键词：功耗分析 hmac SM3 差分功耗分析

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基于hmac口令认证的在线考试系统

基于HMAC口令认证的在线考试系统

作者：杨成辉厦门大学

学位级别：硕士

基于网络的在线考试系统,是现代考试系统的发展趋势。本系统采用hmac加密算法的口令认证,基于ASP技术的B/S模式在线考试系统,基于B/S模式的网络考试系统可使学生考试更规范、更科学,同时也可减轻教师的工作量,节约时间,提高工作效率。 ... 详细信息

基于网络的在线考试系统,是现代考试系统的发展趋势。本系统采用hmac加密算法的口令认证,基于ASP技术的B/S模式在线考试系统,基于B/S模式的网络考试系统可使学生考试更规范、更科学,同时也可减轻教师的工作量,节约时间,提高工作效率。本文从分析在线考试系统的发展趋势出发,针对教师及学生的需求进行了具体分析,给出了系统的功能结构。本文中绪论部分主要介绍了系统的开发背景和系统设计目标与设计原则;系统开发语言简介部分主要介绍了系统开发过程中用到的ASP技术、SQL语言及Dreamweaver设计工具;系统需求分析和数据库设计部分主要介绍了系统功能设计、数据库设计和数据安全;系统设计部分详细介绍了系统的各主要功能模块,包含有考试信息发布与管理、试卷生成、考场监考、考生成绩管理、考生信息管理、试题库管理、在线练习、计算机自动阅卷评分、用户管理等功能。本系统基本实现了在线考试系统的大部分功能,操作简单,比较实用。

关键词：在线考试 ASP技术 B/S模式 hmac 算法

硫酸钙晶须/聚酯纤维复合改性hmac低温性能研究

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硫酸钙晶须/聚酯纤维复合改性HMAC低温性能研究

作者：汪俊杰浙江理工大学

学位级别：硕士

在我国,沥青道路因其行车舒适性强、噪音低、施工时间短等优点被广泛应用于各等级公路。沥青道路在使用过程中会出现诸多病害:车辙、低温开裂、拥包、坑槽、翻浆等,其中低温开裂是影响沥青道路使用寿命和性能的重要问题之一。沥青混合... 详细信息

在我国,沥青道路因其行车舒适性强、噪音低、施工时间短等优点被广泛应用于各等级公路。沥青道路在使用过程中会出现诸多病害:车辙、低温开裂、拥包、坑槽、翻浆等,其中低温开裂是影响沥青道路使用寿命和性能的重要问题之一。沥青混合料的低温性能受多方面因素影响,如沥青的感温性、油石比、混合料的组成等,本文中采用硫酸钙晶须和聚酯纤维对沥青混合料进行复合改性,生成复合改性hmac(High Modulus Asphalt Concrete,即高模量沥青混合料),测试复合改性对沥青混合料的低温性能的影响程度。硫酸钙晶须是采用“湿法”工艺掺入,将硫酸钙晶须(CSW)加入沥青中,采用机械搅拌法制备硫酸钙晶须改性沥青。聚酯纤维通过“干法”工艺掺入混合料,聚酯纤维与集料混合干拌。本文通过测试CSW改性沥青的性能和复合改性沥青混合料的低温性能,得出以下结论:(1)通过针入度试验、软化点试验、延度试验测试CSW改性沥青的针入度、针入度指数(PI)、当量脆点(T1.2)、当量软化点(T800)、软化点和延度指标,试验结果表明CSW在沥青中的掺量从0-10%,沥青的针入度指数从-1.3457降到-0.9173,针入度指数越低,感温性越低,低温性能越好;体现沥青低温抗裂性能的指标T1.2从-7.6℃降到-10.2℃,沥青的低温性能随CSW的增加而增加。CSW掺入沥青中,沥青的稠度变大,流动性降低,粘滞性增大,沥青的软化点和当量软化点均提高,表明CSW可以提高沥青的高温性能。(2)分析不同级配的适用条件,选用最适合本文研究的级配——AC-13。通过集料试验,以富勒级配理论为依据确定矿料级配。通过马歇尔试验确定复合改性沥青混合料的最佳油石比,结果表明,CSW、聚酯纤维会增加沥青在混合料的用量。这是由于纤维具有吸油性,CSW通过降低沥青的流动性、提高沥青的稠度也耗用更多的沥青。而沥青用量的增加,提高了混合料中沥青膜厚度,沥青膜厚度的提高也有助于提高沥青混合料的低温性能。(3)通过低温弯曲试验测试沥青混合料的低温性能,本文中选用能量指标——弯曲应变能密度临界值来评价沥青混合料的低温性能,综合考虑了沥青混合料在低温下的强度和变形能力。结果表明,当CSW在沥青中的掺量为4%、聚酯纤维在集料中的掺量为6‰时,复合改性沥青混合料的低温性能最好。(4)引入灰关联分析手段,分析油石比、混合料的弯拉强度、弯拉应变及沥青的针入度指数以及当量脆点与沥青混合料低温性能的关联程度,结果表明各指标与弯曲应变能密度临界值关联度从大到小依次排列为:弯拉应变>弯拉强度>T1.2>油石比>PI。

关键词： hmac 复合改性低温抗裂 CSW改性沥青油石比低温弯曲试验灰关联分析

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TPM系统中hmac的设计与ASIC实现

TPM系统中HMAC的设计与ASIC实现

作者：顾正付上海交通大学

学位级别：硕士

随着社会信息化水平的日益进步,信息安全越来越引起世人的关注。密码技术的飞速发展,为信息安全提供了最强有力的保护。TPM(可信平台模块)是由可信计算工作组(TCG)制定的开放的硬件的可信计算和安全技术标准。它的处理系统包含了大量的... 详细信息

随着社会信息化水平的日益进步,信息安全越来越引起世人的关注。密码技术的飞速发展,为信息安全提供了最强有力的保护。TPM(可信平台模块)是由可信计算工作组(TCG)制定的开放的硬件的可信计算和安全技术标准。它的处理系统包含了大量的数据加密标准,其系统关键部分之一的hmac(HASH信息验证码)同SHA-1(安全hash算法)算法结合提供了原始数据验证和安全性保护。 hmac算法在身份验证和数据完整性方面可以得到很好的应用,在目前网络安全也得到较好的实现。然而大多数应用通过软件实现,但其安全性很难得到真正的保障,于是研究安全算法的硬件实现已成为热点。本文从TPM的一些关键协议和hmac(SHA-1)的具体算法出发,以追求芯片面积的最小化为目标,针对8位微处理器MC8051设计了协处理器。通过采用一些有效的数字电路设计技术用来减小协处理器的面积、功耗和增大工作频率;通过分析各种攻击方法来增加协处理器的安全性。本文分析了可靠平台模块和hmac(SHA-1)在信息安全中的具体应用,重点描述了hmac协处理器的RTL级设计,设计了hmac协处理器的具体架构。最后利用DC综合工具和0.18um的工艺,得出了协处理器的最大工作频率和综合面积,经分析后可以应用到TPM模块中,同时也可以作为一个独立的IP核应用于别的系统中。 hmac协处理器的设计实现和芯片化方案对于信息安全产品的发展和普及具有积极的意义;对于现代集成电路设计中相关手段和技术的应用也提供了相应的实践价值。

关键词： TPM hmac 安全 ASIC

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基于FPGA的hmac-SM3硬件实现

微电子学与计算机 2015年第7期32卷 17-19,24页

作者：蔡冰清白国强清华大学微电子所北京100084

首次给出了以SM3作为底层函数的带密钥的消息认证码(hmac)硬件实现过程.该实现采用了优化过的SM3子模块以及多次复用一个SM3模块,从而达到既节省面积,又在一定程度提高了实现吞吐率的效果.

关键词： SM3 hash函数 hmac 硬件实现

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hmac-SHA256算法的优化设计

价值工程 2012年第29期31卷 202-204页

作者：须磊江苏科技大学张家港校区张家港215600

采用引入中间变量进行预计算的方法对SHA256算法的关键路径进行了优化,提高了SHA256运算速度。将SHA256和hmac结合,实现了优化的hmac-SHA256电路。该电路在选择信号的控制下,支持独立的hmac和SHA256两种运算,分别在Xilinx和Altera平台... 详细信息

采用引入中间变量进行预计算的方法对SHA256算法的关键路径进行了优化,提高了SHA256运算速度。将SHA256和hmac结合,实现了优化的hmac-SHA256电路。该电路在选择信号的控制下,支持独立的hmac和SHA256两种运算,分别在Xilinx和Altera平台对其进行综合实现,均达到了很高的数据吞吐率。并和现有一些论文中的实现结果比较,面积和性能均大大优于以往设计。

关键词：散列函数 SHA256 hmac 关键路径

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