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武汉大学国家网络安全学院博士生成果被USENIX NSDI 2023录用

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信息网络安全 2023年第1期23卷 105-105页

近日，武汉大学国家网络安全学院2019级直博生江沛佩撰写的论文被第20届网络系统设计与实现会议（20th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation）录用。论文题目为“Boomerang:Metadata-Private Messaging under Hardware Trust”（《基于可信硬件的元数据隐私保护通信系统》），江沛佩为第一作者，武汉大学国家网络安全学院教授王骞为通讯作者。

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基于分层结构的匹配量隐藏加密多重映射方案

通信学报 2024年第1期45卷 94-105页

作者：陈晶李瀚星何琨加梦李雨晴杜瑞颖武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430040

匹配量隐藏的加密多重映射(EMM)方案可以防止攻击者利用匹配量泄露推理搜索的明文,但是现有方案存在查询计算开销较大的问题。基于被检索数据的匹配量往往服从齐夫定律的特性,设计了一种分层结构的匹配量隐藏EMM方案。相对将全部键值匹... 详细信息

匹配量隐藏的加密多重映射(EMM)方案可以防止攻击者利用匹配量泄露推理搜索的明文,但是现有方案存在查询计算开销较大的问题。基于被检索数据的匹配量往往服从齐夫定律的特性,设计了一种分层结构的匹配量隐藏EMM方案。相对将全部键值匹配量填充至相等的朴素设计,所提方案将对整体数据的填充转为对多块子数据的填充,减少了存储开销,并实现了常数复杂度的查询开销。安全性分析表明,所提方案能够在查询结果无损的情况下实现匹配量隐藏。仿真结果表明,与当前最高效的方案XorMM相比,所提方案能够以增加10%的存储开销为代价,减小90%的查询计算开销,显著提高查询效率。

关键词：云存储可搜索加密匹配量隐藏结构化加密分层结构

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云计算中属性基数据与权限混合访问控制方案

计算机工程与应用 2024年第13期60卷 276-286页

作者：刘芹李鹏举余纯武武汉大学国家网络安全学院武汉430079 武汉大学计算机学院武汉430079

云计算的出现使得从任何位置访问应用程序和数据成为可能,由于其灵活、高效和资源共享的特性,云计算迅速应用于各个行业和领域。云计算中的安全细粒度数据访问控制、隐私保护和权限控制已成为学术界和工业界研究的热点问题。为了解决这... 详细信息

云计算的出现使得从任何位置访问应用程序和数据成为可能,由于其灵活、高效和资源共享的特性,云计算迅速应用于各个行业和领域。云计算中的安全细粒度数据访问控制、隐私保护和权限控制已成为学术界和工业界研究的热点问题。为了解决这些问题,提出一种基于SM9属性加密的数据与权限混合访问控制方案,在需要加密大量具有层次结构的数据的场景下,该方案比传统的属性基加密方案更加灵活高效,匿名的特点可以限制用户隐私泄露,层次权限控制使得更细粒度地管理云数据的操作权限成为可能。安全分析和实验结果表明,该方案在判定性双线性Diffie-Hellman假设下是安全的,在加解密等方面具有良好的工作效率。

关键词：匿名层次数据权限控制 SM9 属性基加密

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基于AVX512的格密码高速并行实现

计算机工程 2024年第2期50卷 15-24页

作者：雷斗威何德彪罗敏彭聪武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430072

量子计算的迅速发展可能对当前广泛使用的公钥密码算法造成严重威胁。格密码因优秀的抗量子安全性和高效的计算效率在后量子密码中占据重要地位。美国国家标准技术研究院于2022年5月公布4个后量子密码标准,其中3个是格密码算法,Kyber算... 详细信息

量子计算的迅速发展可能对当前广泛使用的公钥密码算法造成严重威胁。格密码因优秀的抗量子安全性和高效的计算效率在后量子密码中占据重要地位。美国国家标准技术研究院于2022年5月公布4个后量子密码标准,其中3个是格密码算法,Kyber算法便是其中之一。随着后量子密码标准的确定,Kyber算法高效实现的需求日益增加。基于512位高级向量扩展(AVX512),对Kyber算法进行优化与高速并行实现。使用惰性模约减、优化的蒙哥马利模约减及优化的快速数论变化等技术,充分利用计算机的存储空间,减少大量不必要的模约减操作,提高多项式计算的效率与并行性。采用冗余比特技术,增强多项式抽样过程中比特的并行处理能力。通过AVX512的512 bit位宽和8路并行实现哈希运算,并对其产生的伪随机比特串进行合理调度,充分发挥并行性能。基于AVX512指令集高速并行实现Kyber上的多项式计算和抽样,并进一步实现整个Kyber公钥加密方案。性能测试结果表明,与C语言实现相比,基于AVX512实现的密钥生成和加密算法获得了10~16倍的加速,解密算法获得了约56倍的加速。

关键词：后量子密码格密码公钥加密 512位高级向量扩展指令集并行计算

基于动态贝叶斯博弈的工业控制网络恶意接入检测研究

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计算机科学 2024年

作者：刘浩含陈泽茂武汉大学国家网络安全学院

针对工业控制网络(industrial control network，ICN)远程接入场景下未经授权访问、拒绝服务攻击、欺骗攻击以及信息披露等安全问题，通过STRIDE威胁建模方法对该场景下的潜在威胁进行分析，提出一种基于动态贝叶斯博弈的接入检测框架... 详细信息

针对工业控制网络(industrial control network，ICN)远程接入场景下未经授权访问、拒绝服务攻击、欺骗攻击以及信息披露等安全问题，通过STRIDE威胁建模方法对该场景下的潜在威胁进行分析，提出一种基于动态贝叶斯博弈的接入检测框架。该方法能够将试图接入ICN的非法、恶意请求筛选并阻断，同时利用持续进行的多轮博弈迭代以及SDN灵活动态的特性对策略参数进行实时调整以防止相同恶意接入源的再次访问。仿真实验结果表明，随着博弈轮数的增加，相比于现有的两类恶意接入防御方法，该框架的检测准确性提升了3%以上，假阳性比例下降了1.2%以上，检测效率方面提升了14.7%以上，且具有较好的鲁棒性。

关键词：工业控制网络软件定义网络动态贝叶斯博弈恶意接入检测

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基于扩散变分自编码器的工业缺陷检测算法

武汉大学学报(理学版) 2024年第3期 341-348页

作者：冯先哲陈刚武汉大学国家网络安全学院

基于重建的检测算法在工业产品自动化缺陷检测中得到了广泛的应用。但是，很多算法重建的图像依然保留了较多的缺陷特征，从而导致检测精度不高。受扩散模型能够建立起噪声和生成图片之间的联系启发，提出了一种基于扩散变分自编码器的... 详细信息

基于重建的检测算法在工业产品自动化缺陷检测中得到了广泛的应用。但是，很多算法重建的图像依然保留了较多的缺陷特征，从而导致检测精度不高。受扩散模型能够建立起噪声和生成图片之间的联系启发，提出了一种基于扩散变分自编码器的工业产品缺陷检测算法。该算法将工业产品中的缺陷视为一种噪声，通过扩散模型的反向去噪过程重建正常图片。在训练阶段，首先利用预训练的基于矢量量化的变分自编码器（Vector Quantized Variational Autoencoder,VQ-VAE）提取工业产品图片的正常特征并添加噪声；然后，利用扩散模型在去噪的过程中消除缺陷特征并保留正常特征，以得到重建的正常图片；最后通过比较重建图片与对应的原始图片之间的差异来判断产品是否存在缺陷并定位缺陷区域。在测试阶段，将输入图片理解为已经添加噪声的图片进行缺陷检测。实验结果表明，该算法的检测精度较其他算法有明显提高。

关键词：计算机视觉缺陷检测矢量量化的变分自编码器扩散模型

云存储环境下基于代数恒等式的低开销动态安全审计协议

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小型微型计算机系统 2024年

作者：王睿垚吴黎兵张壮壮霍丽娟冯佳琪武汉大学国家网络安全学院

如今为了验证云端数据的完整性，研究者提出了多个数据完整性审计协议。然而，这些协议通常要求用户将数据块、标签以及一些辅助验证数据外包给云，并使用复杂度较高的加密算法进行验证。这些缺点导致了云服务需要消耗额外的存储开销和... 详细信息

如今为了验证云端数据的完整性，研究者提出了多个数据完整性审计协议。然而，这些协议通常要求用户将数据块、标签以及一些辅助验证数据外包给云，并使用复杂度较高的加密算法进行验证。这些缺点导致了云服务需要消耗额外的存储开销和计算开销。针对上述问题，本文提出一种基于代数恒等式的数据持有性证明协议。首先，该协议使用简单的代数运算降低了验证算法运行的时间开销。其次，云服务提供商仅需存储标签而无需存储原始数据便可响应验证请求。此外，本文方案还可以与其它文件加密算法相结合进一步增强对数据的隐私保护。然后，本文提出了C-DLIT框架以支持数据动态操作并可实现全局审计。最后通过理论分析与实验对比，本文证明了该方案既可以保证数据的隐私性，又能够有效抵御恶意攻击。实现结果表明：在验证执行时间方面，相较于数据持有性证明协议（Provable Data Possession， PDP）的■秒级耗时与数据可恢复性证明协议（Proofs of Retrievability， PoR）的秒级耗时，本文方案可以把时间减少到2毫秒以内。

关键词：安全云存储基础代数运算动态数据验证数据持有性证明

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Android多开应用安全研究综述

武汉大学学报(理学版) 2024年

作者：傅建明李萌刘畅武汉大学国家网络安全学院

Android多开应用随着数字化生活的普及和快速发展，已成为人们网络生活中的重要需求。它主要通过应用间共享UID突破Android权限机制的限制，利用应用层虚拟化技术实现应用免安装。但这也导致数据隐私在多开环境里被完全暴露，引入了巨... 详细信息

Android多开应用随着数字化生活的普及和快速发展，已成为人们网络生活中的重要需求。它主要通过应用间共享UID突破Android权限机制的限制，利用应用层虚拟化技术实现应用免安装。但这也导致数据隐私在多开环境里被完全暴露，引入了巨大的安全风险，多开环境中多方角色的复杂交互进一步增加了安全威胁的多样性和隐蔽性。为全面理解和解决多开应用中的安全问题，本文深入分析多开应用中的安全威胁，并评估了角色间协同作用可能导致的安全风险。系统梳理了虚拟化框架的关键指纹特征，并综合总结了现有的攻击手段及防御策略。最后，指出了当前研究的局限性，并对未来的研究方向进行了探讨，以期推动Android多开应用安全领域的持续进步。

关键词：移动安全应用层虚拟化多开应用安全威胁

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基于篇章级语义图的对话一致性检测

数据分析与知识发现 2024年第5期8卷 18-28页

作者：李霏邓凯方范茂慧滕冲姬东鸿武汉大学国家网络安全学院空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉430072

【目的】通过融合包含共指链以及抽象语义表示等语义信息的对话篇章级语义图,提高对话一致性检测的准确性。【方法】首先,利用预训练语言模型BERT编码对话上下文和知识库;其次,构建包含共指链和抽象语义表示等语义信息的对话篇章级语义... 详细信息

【目的】通过融合包含共指链以及抽象语义表示等语义信息的对话篇章级语义图,提高对话一致性检测的准确性。【方法】首先,利用预训练语言模型BERT编码对话上下文和知识库;其次,构建包含共指链和抽象语义表示等语义信息的对话篇章级语义图,利用多关系图卷积神经网络捕获语义图中的语义信息;最后,构建多个分类器预测多种对话不一致现象。【结果】基于CI-ToD基准数据集,与现有对话不一致检测模型进行实验对比,本文模型在F1值或准确率指标上较之前的最优模型取得0.01以上的提升。【局限】所提模型不能很好地处理对话中存在的共指实体省略问题。【结论】融合共指链以及抽象语义表示等多种类别的语义信息能够有效提升对话一致性检测的效果。

关键词：对话系统一致性检测共指链抽象语义表示图卷积神经网络