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基于MILP的轻量级分组密码的差分分析

基于MILP的轻量级分组密码的差分分析

作者：付思豪上海交通大学

学位级别：硕士

轻量级密码是对称密码学的一个分支,它占用资源少、功耗低、硬件实现简单,对网络数据的安全保障性高。spn结构的轻量级分组密码结构相对简单,对它的安全性进行分析显得尤为重要。本文主要通过使用MILP自动化的搜索技术,对Skinny和Gift... 详细信息

轻量级密码是对称密码学的一个分支,它占用资源少、功耗低、硬件实现简单,对网络数据的安全保障性高。spn结构的轻量级分组密码结构相对简单,对它的安全性进行分析显得尤为重要。本文主要通过使用MILP自动化的搜索技术,对Skinny和Gift这两个spn结构的轻量级分组密码进行差分分析,并给出对它们的安全性评估。本文首先对spn结构的轻量级分组密码算法进行了结构分析,其中包括对替换层、扩散层和密钥加层三个部分的分析。在对它们结构分析的基础上,得出了在加密过程中差分值的传递规律。在构造MILP模型的部分,本文分别论述了构造线性部分和非线性部分的MILP模型的方法。在线性部分,差分值的传递规律较为简单,通常与轮函数的运算关系保持一致或者不引入任何差分。在非线性部分,本文研究了S盒的差分分布表,输入差分和输出差分的关系,并通过不可能的差分分布表来构造S盒的MILP模型。本文提出了一种贪婪算法,可以尽最大的可能缩小非线性部分所构建的MILP模型,使模型求解的速度尽可能加快。借助对spn结构的轻量级分组密码算法的结构和差分值传递规律的分析,本文挑选了两个分组密码算法——Skinny和Gift,对他它们构造了MILP模型并进行求解。在构造模型的过程中,对构造好的模型进行大幅度的简化,尽可能的在求解的时间和空间上都达到最优。然后,本文使用LPSolve线性规划求解器对所构造好的MILP进行求解,求出了Skinny-64和Gift-64这两个版本在11轮情况下概率最大的差分路径,并求出了概率最大时的差分路径对应的差分传播概率。实验数据表明,对于11轮的差分攻击,Skinny-64的差分扩散情况比Gift-64要快得多,即Skinny-64对差分密码分析的抵抗能力要远强于Gift-64。其根本原因在于,Gift的加密轮函数中,扩散层部分比Skinny要简单的多,使得扩散层对差分扩散的影响很弱。

关键词： MILP spn 差分密码分析轻量级分组密码 Skinny Gift

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胰腺囊性肿瘤的诊断与治疗

胰腺囊性肿瘤的诊断与治疗

作者：路棋越河北医科大学

学位级别：硕士

胰腺囊性肿瘤属于一类异质性疾病,大多数为无症状时因体检而偶然发现,所以目前对其自然病史知之甚少。其临床表现无特异性,尽管胰腺囊性肿瘤在影像学上各有其特征性的表现,但因其生物学行为和恶变几率不同,术前影像学检查有时不能明确... 详细信息

胰腺囊性肿瘤属于一类异质性疾病,大多数为无症状时因体检而偶然发现,所以目前对其自然病史知之甚少。其临床表现无特异性,尽管胰腺囊性肿瘤在影像学上各有其特征性的表现,但因其生物学行为和恶变几率不同,术前影像学检查有时不能明确的诊断。对于初诊时采取手术切除还是随诊观察是困惑临床医师一道难题。SCN的恶变等级较低,大多数仅于出现相关症状时、与黏液性囊腺瘤无法鉴别时或者是不能除外恶性病变时而行外科手术治疗。目前普遍推荐对所有MCN、MD-IPMN和MT-IPMN行积极地外科手术治疗。而对BD-IPMN则应按照治疗指南严格把握手术治疗指征。应结合目前国际通用的指南制定规范化的诊断、治疗和随访观察方案。手术方式的选择应该尽可能的个体化,在保证肿瘤的根治性切除的前提下,尽可能的保留器官功能以减少手术创伤、提高患者术后的生存质量。

关键词：胰腺囊性肿瘤 SCN MCN IPMN spn CA19-9 手术切除

200km/h高原艰险山区客货共线铁路货物运输组织模式及车辆需求特性研究

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200km/h高原艰险山区客货共线铁路货物运输组织模式及车辆需求特...

作者：姚清晨西南交通大学

学位级别：硕士

200km/h高原艰险山区客货共线铁路的规划与修建预示着铁路作为高原艰险山区物资进出的主通道格局即将形成,铁路货物运输将带动区域经济整体加快发展,促进高原艰险山区加速融入国家经济发展新格局。但高原艰险山区恶劣的气象环境和复杂... 详细信息

200km/h高原艰险山区客货共线铁路的规划与修建预示着铁路作为高原艰险山区物资进出的主通道格局即将形成,铁路货物运输将带动区域经济整体加快发展,促进高原艰险山区加速融入国家经济发展新格局。但高原艰险山区恶劣的气象环境和复杂的地形特点不止给铁路的修建带来了极大地挑战,也使得高原艰险山区铁路的货物运输组织及铁路货车车辆的安全运行变得十分困难,尤其是设计速度为200km/h的客货共线铁路,货物运输组织方式呈现不同特点。根据相关研究总结梳理思路,本研究以高原艰险山区为研究背景,结合国内外铁路货物运输组织发展现状,主要研究内容如下:（1）分析高原艰险山区自然与产业发展特征,深入挖掘铁路货运市场,概括200km/h高原艰险山区客货共线铁路货物运输特征并以此为基础进行货物运输组织及车辆需求特性研究。（2）在车辆需求特性方面,结合高原艰险山区铁路货运特征,提出200km/h高原艰险山区客货共线铁路货车车辆选取建议,运用定量加定性的分析方法研究了铁路制动性能并确定闸瓦选型,最后明确高原艰险山区气象及坡度条件对车辆运行过程的影响后,构建铁路运行仿真模型并进行实例计算。（3）在组织模式方面,首先分析了市场导向动态规划型运输组织模式与其他运输组织区别,基于车辆需求特性与200km/h高原艰险山区客货共线铁路货运特征,研究了市场导向动态规划型运输组织模式在200km/h高原艰险山区客货共线铁路的可行性及必要性;其次结合现代物流服务与管理理念,构建200km/h高原艰险山区客货共线铁路市场导向动态规划运输组织模式,形成全程服务体系;最终基于现代物流理念采用产品谱系设计方法形成200km/h高原艰险山区客货共线铁路货运产品体系,并运用spn设计并优化了200km/h高原艰险山区客货共线铁路货物运输流程,从产品设计与流程优化两个方面支撑铁路货物运输组织模式的发展。

关键词：高原艰险山区客货共线铁路车辆需求特性货物运输组织模式产品谱系设计 spn

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基于spn的实时系统可生存性研究

基于SPN的实时系统可生存性研究

作者：钱雯雯浙江师范大学

学位级别：硕士

随着现代化科技的迅猛发展,实时系统与我们的日常生活也越来越密不可分。虽然有传统的安全措施来保障实时系统的安全性,但是还是会有意外发生。所以在系统发生意外之后还能提供基本服务的能力称之为可生存性,可生存性是实时系统比安全... 详细信息

随着现代化科技的迅猛发展,实时系统与我们的日常生活也越来越密不可分。虽然有传统的安全措施来保障实时系统的安全性,但是还是会有意外发生。所以在系统发生意外之后还能提供基本服务的能力称之为可生存性,可生存性是实时系统比安全性更加重要的性能,已成为度量实时系统服务质量的指标。从而得到更高的可生存性,使得系统在出现故障或意外时,仍然能提供基本的服务。可生存性作为近年来实时系统安全领域研究的热点,可以作为指标用来度量各种实时系统服务质量。随机Petri网(Stochastic Petri Net, spn)对系统的异步性、并发性和不确定性具有很强的动态分析能力,适用于对系统进行建模,并且可以对可生存性做分析与评估。本论文的主要内容是基于spn理论对实时系统进行可生存性研究。首先建立关于实时系统可生存性的spn模型,然后给出该spn模型相应的马尔科夫链,最后由马尔科夫链而得到状态转移矩阵,从而给出我们所关心的可生存性参数。论文首先对实时系统的可生存性进行了分析和研究,确定了影响实时系统可生存性的单个因素：其次,根据单个因素的评价集因子建立了评估标准spn模型;再次,根据随机数据建立实际spn模型。最后,将两种模型进行相似性比较,确定最相似spn模型。围绕spn模型的理论和研究,在模型的基础之上,给出了各种可生存性参数,并对建立的模型进行了仿真。基于spn模型,给出了一种可行的评估方法。因此,将spn引入到可生存性领域,可以提高实时系统的可生存性能力。

关键词：可生存性实时系统建模 spn 马尔科夫链

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铁路时间同步网形式化建模及性能分析

铁路时间同步网形式化建模及性能分析

作者：李天娇兰州交通大学

学位级别：硕士

铁路时间同步网是铁路通信网的重要支撑子网,包括地面时间同步网和列车时间同步网两个部分。时间同步网为铁路内部各系统提供统一标准的时间信息,以保障列车运行安全,实现快速准确地故障定位。铁路时间同步网还未完全建立,研究其网络性... 详细信息

铁路时间同步网是铁路通信网的重要支撑子网,包括地面时间同步网和列车时间同步网两个部分。时间同步网为铁路内部各系统提供统一标准的时间信息,以保障列车运行安全,实现快速准确地故障定位。铁路时间同步网还未完全建立,研究其网络性能对于完善网络设计、选择合理的时间同步方案及编订使用规范具有重要作用。本文以铁路时间同步网为研究对象,通过spn(Stochastic Petri Net,随机Petri网)及其仿真分析工具TimeNET软件分别对地面时间同步网和列车时间同步网进行形式化建模及性能分析。由于铁路通信系统具有覆盖面积大、通信线路长等特点,地面时间同步网采用NTP(Network Time Protocol,网络时间同步协议)进行时间同步。网络通信延时和故障的随机性对协议的授时准确度影响较大,而形式化建模方法spn具有较强的描述能力、便于刻画网络时间的随机性,TimeNET是针对spn性能分析开发的应用软件,可以对spn模型结构性质等进行分析,所以选用spn和TimeNET软件相结合的方法对地面时间同步网进行分析。首先,采用spn建立地面时间同步网通信模型,根据spn性能分析方法计算各性能指标间的关系;然后,采用TimeNET软件对其链路性能指标进行仿真;最后,对作为网络基准授时源的母钟设备进行可靠性分析,根据影响母钟正常授时工作的主要故障因素,建立各级母钟的故障切换模型,对母钟授时可靠性进行分析。分析结果表明:地面时间同步网性能符合实际性能需求,并且基准授时源具有高可靠性。目前,列车时间同步网没有固定的时间同步方案。对列车时间同步网进行分析时,首先针对车载信号设备进行时间同步需求分析,然后根据设备的需求、设备间的通信及时间基准源的来源可知两种理论上可行的列车时间同步方案,分别是其他车载设备共享CIR(Cab Integrated Radio communication equipment,机车综合无线通信设备)设备时间信息的同步方案和各车载设备分别采用GPS(Global Positioning System,全球定位系统)授时的同步方案。对这两种同步方案,采用spn与TimeNET软件相结合的方法进行建模分析,得出两种方案下各设备的时间同步成功率;然后将两种方案的分析结果进行对比,提出合理的时间同步方案。分析结果表明:各车载设备分别利用GPS接收模块接收时间信息,定期对设备间的时间进行校对的方案,具有较高的时间同步成功率。

关键词：地面时间同步网列车时间同步网性能分析 spn

AES类结构的差分和不可能差分可证明安全性研究

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AES类结构的差分和不可能差分可证明安全性研究

作者：王乾解放军信息工程大学

学位级别：硕士

AES算法的安全性分析,一直是密码研究领域的热点问题之一。同时由于AES算法良好的可证明安全性和实现性能,有很多其他密码算法直接或间接地采用AES的轮变换作为基础部件,构造新的密码结构。如果一个spn型分组密码结构满足:内部状态是以... 详细信息

AES算法的安全性分析,一直是密码研究领域的热点问题之一。同时由于AES算法良好的可证明安全性和实现性能,有很多其他密码算法直接或间接地采用AES的轮变换作为基础部件,构造新的密码结构。如果一个spn型分组密码结构满足:内部状态是以m比特字为单元的M×N矩阵,S层是M×N个m比特双射S盒的并置,P层由字移位变换和基于有限域上乘法定义的列混合变换构成,就称这种结构为AES类结构。针对AES类结构的差分和不可能差分安全性证明,本文主要完成了以下四个方面的工作:第一,对现有的采用交替轮函数的3D密码结构进行了改进,提出了一种新的非交替3D密码结构,新结构软硬件实现性能较原始结构更好,同时我们从差分传递链的活动S盒数量下确界的角度,理论证明了新结构具有和原始结构同样的抗差分攻击实际安全性,即新3D结构4轮、2r(r≥3)轮差分传递链分别具有至少B、rB(B-1)个活动S盒,且这个下界是可达的,这里B表示列混合变换的差分分枝数。第二,针对内部状态为M×M矩阵、移位变换保持整体结构最快扩散完全、列混合变换采用MDS矩阵,这样一种特殊AES类结构,我们通过分析其差分传递、扩散规律,提出一种简单有效的活动S盒下确界计算方法,进而给出了这一类结构活动S盒数量的下确界:这种结构2r(r≥3)轮差分传递链具有至少r M(M+1)个活动S盒,且该下界在某些情况下是可达的。该方法被应用到原始3D算法,及LANE杂凑算法,均得到了他们差分传递链中活动S盒数量的下确界,均优于已有的通过机器搜索得到的结果。第三,通过分析AES的S盒的特殊代数性质,在圈子密钥相互独立且均匀分布的假设下,首次在考虑S盒细节的情况下,证明了AES算法截断不可能差分的长度上确界为4轮。特别地,针对AES-256算法,证明了即使考虑密钥编排算法,其截断不可能差分的长度上确界仍然是4轮。进一步,该方法和结论可以被推广到内部状态满足M＜m、S盒单侧且同侧仿射等价于有限域上乘法逆函数,这种特殊的AES类算法,给出这类算法截断不可能差分的长度上确界。从而,自然地得到3D算法截断不可能差分的长度上确界为6轮。第四,提出了一种“理想S盒簇”的构造方案。该方案利用现有S盒,通过与密钥的复合,生成理想的S盒簇,同时显著降低原有S盒的最大差分转移概率。采用这种复合S盒的spn结构密码,在考虑S盒细节时,其不可能差分的长度上确界是可以被证明的。

关键词： 3D AES spn 活动S盒不可能差分 S盒簇

基于SAEJ1939协议的客车状态信息采集与处理系统研究

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基于SAEJ1939协议的客车状态信息采集与处理系统研究

作者：张倩长安大学

学位级别：硕士

CAN（Controller Area Network）总线信息传输着车辆各总成控制器的重要控制信号，如何直接从CAN总线上获取、保存与分析报文非常重要。这不仅有利于驾驶员更好获取驾驶信息，提高车辆操控性，而且便于交通事故的调查分析，为汽车智能... 详细信息

CAN（Controller Area Network）总线信息传输着车辆各总成控制器的重要控制信号，如何直接从CAN总线上获取、保存与分析报文非常重要。这不仅有利于驾驶员更好获取驾驶信息，提高车辆操控性，而且便于交通事故的调查分析，为汽车智能化提供了数据基础。SAE J1939协议是目前客车、卡车等大型汽车中最广泛的应用层协议，其针对车辆内部ECU（Electronic Control Unit）的地址配置、命名、通信方式及报文发送优先级等做了明确的规定。文章通过分析客车网络技术应用现状及SAE J1939协议的具体通信内容，开发了一种客车状态信息采集与处理系统。系统硬件选用USB CAN接口卡，CAN控制器为PHILIPS SJA1000，收发器PHILIPS CTM8251T。系统上位机软件部分采用Visual C++6.0工具，实现对客车SAE J1939报文信息的数据采集。根据SAE J1939应用层协议，建立了PGN（Parameter Group Number）与spn（Suspect Parameter Number）数据库。通过分析报文ID地址与数据信息，同时PGN调用对应的解析程序，进行报文解析，从而实时显示车辆运行过程中的主要状态参数，如车速、发动机转速及扭矩百分比等信息。同时，利用ADO（ActiveX Data Objects）访问技术，实现数据库的查询和管理功能。并针对SAE J1939协议的更新，进行数据库的编辑。通过实验表明，系统能够满足设计要求。并将系统与德国Vector公司CANoe测试工具进行对比实验，验证系统可靠性和准确性。

关键词：客车网络 J1939协议 PGN spn 报文解析

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扩频系统的软件化设计与仿真

电子技术应用 2001年第9期27卷 49-51页

作者：丁勇绵阳中国工程物理研究院 919信箱515分箱621900

介绍ESDA的设计流程，给出一个用SPW软件进行直扩系统的建模与浮点仿真的应用实例，对该直扩系统的性能进行了定性和定量分析。

关键词：仿真扩频通信程序设计 spn

CT、MR动态增强在评价孤立性肺结节血流模式中的作用

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中华放射学杂志 2005年第1期39卷 9-10页

作者：李慎江刘士远肖湘生第二军医大学附属长征医院影像科上海200003

孤立性肺结节(solitary pulmonary nodules, spn)是肺部常见病.由于新生血管可引起血容积、灌注值及毛细血管通透性的变化,从而引起血流模式的改变.所以通过CT、MR动态增强研究孤立性肺结节的血流模式(blood flow patterns),可发现良恶... 详细信息

孤立性肺结节(solitary pulmonary nodules, spn)是肺部常见病.由于新生血管可引起血容积、灌注值及毛细血管通透性的变化,从而引起血流模式的改变.所以通过CT、MR动态增强研究孤立性肺结节的血流模式(blood flow patterns),可发现良恶性肺结节血供在量和质上的差别[1-5],有助于良、恶性鉴别及肺癌血管生成的研究[6,7]。

关键词：血流孤立性肺结节 MR动态增强 CT 恶性血供肺部 spn 差别发现