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Gimli认证加密方案的不可能差分分析

西安电子科技大学学报 2022年第5期49卷 213-220页

作者：谭豪申兵苗旭东张文政保密通信重点实验室四川成都610041

Gimli是美国国家标准与技术研究院发起的轻量级加密算法标准第二轮候选算法。当前,Gimli的安全性分析主要针对Gimli置换、Gimli杂凑函数、Gimli带有关联数据的认证加密方案等。Gimli认证加密方案总体采用sponge结构,适用于受限环境下的... 详细信息

Gimli是美国国家标准与技术研究院发起的轻量级加密算法标准第二轮候选算法。当前,Gimli的安全性分析主要针对Gimli置换、Gimli杂凑函数、Gimli带有关联数据的认证加密方案等。Gimli认证加密方案总体采用sponge结构,适用于受限环境下的数据加密场景。目前对Gimli认证加密方案的状态恢复攻击最好结果是9轮,时间复杂度为2^(190),数据复杂度为2^(192)。为了评估这种方案抵抗不可能差分分析的能力,根据Gimli置换设计了一个差分传播系统,找到了适用于分析sponge结构认证加密方案的7轮不可能差分,此不可能差分仅限制了1 bit输出差分的取值,可显著地降低状态恢复阶段的时间复杂度与数据复杂度。将7轮不可能差分向前扩展4轮,成功实现了对11轮Gimli认证加密方案的状态恢复攻击。在状态恢复阶段,基于Gimli置换前两轮的弱扩散性,将2^(128)的密钥猜测量缩小为2个2^(64)密钥猜测量,此状态恢复攻击的时间复杂度约为2^(110)次加密,数据复杂度约为2^(52.5),优于现有公开文献中对Gimli认证加密方案的状态恢复攻击结果。

关键词： Gimli 轻量级密码认证加密方案差分传播系统不可能差分

一种基于平衡零差探测技术的平均光子数测量方法

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物理学报 2021年第24期70卷 48-52页

作者：刘金璐杨杰张涛樊矾黄伟徐兵杰西南通信研究所保密通信重点实验室成都610041

针对连续变量量子密钥分发系统实用化进程中对系统核心参数的规范标定需求,本文提出了一种基于平衡零差探测技术的平均光子数测量方法,即利用平衡零差探测基本结构,在本振臂添加一个电光相位调制器.不同于通过计算相位漂移值进行被动相... 详细信息

针对连续变量量子密钥分发系统实用化进程中对系统核心参数的规范标定需求,本文提出了一种基于平衡零差探测技术的平均光子数测量方法,即利用平衡零差探测基本结构,在本振臂添加一个电光相位调制器.不同于通过计算相位漂移值进行被动相位补偿的方式,本方法主动地对相位调制器加载[0,2π]的均匀随机相位以避免相位漂移对测量结果的影响.仿真及实验验证了平衡零差探测器输出信号服从带有两个峰值的驼峰分布,且探测输出信号方差与待测光脉冲平均光子数呈线性关系.采用该方案实现的平均光子数测量精度为0.1个光子/脉冲,测量范围达23 dB.优化选择探测器性能和数据采集工具的采样精度和量程,可实现满足测量要求的平均光子数和脉冲消光比测量,为连续变量量子密钥分发系统的关键参数标准化提供了一种可行方案.

关键词：光子数测量密钥分发标准化

利用无噪线性光放大器增加连续变量量子密钥分发最远传输距离

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物理学报 2013年第7期62卷 32-39页

作者：徐兵杰唐春明陈晖张文政朱甫臣保密通信重点实验室成都610041

如何提高实际量子密钥分发系统的安全码率和最远传输距离是量子密码学领域重要的研究课题.本文采用量子无噪线性光放大器放大量子信号,以改进连续变量量子密钥分发系统实际性能.经仔细研究,本文发现增益系数为g的线性无噪放大器可将连... 详细信息

如何提高实际量子密钥分发系统的安全码率和最远传输距离是量子密码学领域重要的研究课题.本文采用量子无噪线性光放大器放大量子信号,以改进连续变量量子密钥分发系统实际性能.经仔细研究,本文发现增益系数为g的线性无噪放大器可将连续变量量子密钥分发系统的最远安全传输距离提高20 log10(g)/akm(a=0.2dB/km为光纤信道的损耗系数),并改善系统的安全码率和噪声抗性.

关键词：量子密钥分发连续变量最远传输距离线性无噪放大器

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基于线性划分的陷门S盒的设计与分析

计算机科学 2020年第S02期47卷 368-372页

作者：韩羽张文政董新锋保密通信重点实验室成都610041

带陷门的分组密码算法是一种可以满足特定场景下特殊需求的密码算法,陷门函数被广泛地应用于非对称加密算法中,考虑将非对称加密中陷门函数的思想引入分组密码。分组密码算法的核心是S盒,是绝大多数分组算法中唯一的非线性部件,在加密... 详细信息

带陷门的分组密码算法是一种可以满足特定场景下特殊需求的密码算法,陷门函数被广泛地应用于非对称加密算法中,考虑将非对称加密中陷门函数的思想引入分组密码。分组密码算法的核心是S盒,是绝大多数分组算法中唯一的非线性部件,在加密过程中起到混淆的作用,因此在构造分组算法的陷门时主要就是研究在S盒中植入陷门。针对这个问题,文中主要研究了基于陪集对有限域进行线性划分的代数性质来构造陷门S盒的方法,这种陷门S盒的陷门信息就是线性划分的方法。文中首先介绍了线性划分设计陷门算法和陷门S盒的原理,构造了一种映射在线性划分上的8×8陷门S盒,给出了具体的构造方法,并分析了这种S盒的线性性质和差分性质。为了说明这种S盒的安全性和实用性,采用Bannier等提出的陷门分组算法作为模型,简要地验证分析了陷门的有效性,证明了陷门S盒和陷门算法对线性分析和差分分析的安全性。

关键词：陷门函数陪集划分陷门S盒差分分析线性分析

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一种新型隐私数据库秘密同态检索协议

计算机应用研究 2018年第3期35卷 892-894页

作者：白健保密通信重点实验室成都610041

针对隐私数据查询中的隐私泄露威胁模型,提出了一种新型隐私数据库秘密同态检索协议。该协议基于Some What部分同态算法进行设计,通过使用密文同态运算性质较好地解决了该威胁模型中涉及到的隐私泄露问题,同时在证明该协议正确性和安全... 详细信息

针对隐私数据查询中的隐私泄露威胁模型,提出了一种新型隐私数据库秘密同态检索协议。该协议基于Some What部分同态算法进行设计,通过使用密文同态运算性质较好地解决了该威胁模型中涉及到的隐私泄露问题,同时在证明该协议正确性和安全性的基础上,通过适当的参数选择,对该协议的同态算法进行了测试,给出了算法的运行效率。

关键词：隐私泄露隐私数据库 SomeWhat部分同态算法秘密检索

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具有最小平方和指标的平衡布尔函数性质刻画

密码学报 2015年第1期2卷 17-26页

作者：周宇保密通信重点实验室成都610041

全局雪崩准则是布尔函数的重要密码学性质,具有最小平衡和指标的平衡布尔函数是一个重要的研究方向,本文利用两个不同布尔函数的互相关全局雪崩准则得到了n元平衡布尔函数f达到最小平方和指标时对应的n-1元分解函数f1和f2满足的密码学性... 详细信息

全局雪崩准则是布尔函数的重要密码学性质,具有最小平衡和指标的平衡布尔函数是一个重要的研究方向,本文利用两个不同布尔函数的互相关全局雪崩准则得到了n元平衡布尔函数f达到最小平方和指标时对应的n-1元分解函数f1和f2满足的密码学性质:(1)f1和f2的自相关和为3-值分布;(2)f1和f2的互相关为2-值分布;(3)乘积函数的汉明重量大小由变元n决定;(4)f1、f2的平方和指标之和减去f的平方和指标的大小由汉明重量和变元n决定.同时证明了当f1和f2的汉明重量乘积达到一定条件时该n元平衡布尔函数的平方和指标严格大于最小的平方和指标.最后给出了达到最大非线性度的偶数元平衡布尔函数的一些密码学性质.

关键词：布尔函数自相关分布全局雪崩准则扩散准则

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LBlock结构的扩散层研究

计算机工程与应用 2016年第1期52卷 100-104,205页

作者：明亚运祝世雄曹云飞保密通信重点实验室成都610041

最优扩散是分组密码扩散层优良的一个重要指标,Suzaki等人对GFS(广义Feistel结构)做了最优扩散的讨论,但对LBlock型结构的扩散层的最优扩散置换未见文献讨论。借助符号计算软件Mathematica 7.0,将LBlock的分块扩散路径用多项式表达出来... 详细信息

最优扩散是分组密码扩散层优良的一个重要指标,Suzaki等人对GFS(广义Feistel结构)做了最优扩散的讨论,但对LBlock型结构的扩散层的最优扩散置换未见文献讨论。借助符号计算软件Mathematica 7.0,将LBlock的分块扩散路径用多项式表达出来,形式化分析此算法P层的扩散性。通过穷举所有可能的8元置换,证明了LBlock结构在8轮之前不能达到全扩散;不含移位操作的LBlock结构不能达到全扩散。并且验证了LBlock算法原有的置换p[8]={2,0,3, 1,6,4,7, 5}为最优扩散置换,最后得到了其他一些同样性质优良的置换。

关键词： LBlock结构最优扩散 Mathematica 7.0 符号计算

连续变量量子密钥分发系统调制方差全局优化方法研究

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密码学报 2021年第4期8卷 640-649页

作者：马荔李扬杨杰黄伟罗钰杰徐兵杰西南通信研究所保密通信重点实验室成都610041

连续变量量子密钥分发技术具有与传统光通信网络兼容性好、安全码率高等优点.调制方差是连续变量量子密钥分发协议的关键参数,其优化选取将直接影响系统安全码率和传输距离.本文针对确定的数据协商和纠错译码算法,量化分析了实际连续变... 详细信息

连续变量量子密钥分发技术具有与传统光通信网络兼容性好、安全码率高等优点.调制方差是连续变量量子密钥分发协议的关键参数,其优化选取将直接影响系统安全码率和传输距离.本文针对确定的数据协商和纠错译码算法,量化分析了实际连续变量量子密钥分发系统中调制方差对误帧率、协调效率等参数的影响,以此为基础给出了一种连续变量量子密钥分发协议调制方差全局优化方法,以达到安全码率最大化效果.相较于已知常用方法,本优化方法在典型连续变量量子密钥分发系统参数下,仅通过调制方差参数优化即可显著提升安全码率,而无需做复杂硬件优化,可行性好且效果佳.此外,该方法适用于各类连续变量量子密钥分发协议,包括高斯调制、离散调制协议等,也适用于有限码长和无限码长情形,可扩展性好.

关键词：连续变量量子密钥分发调制方差安全码率全局参数优化

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用牟比乌斯变换逼近有限域上的置换(英文)

中国科学技术大学学报 2013年第7期43卷 569-573页

作者：王林曹云飞张文政保密通信重点实验室成都610041

对称密码技术中使用的许多非线性函数是基于牟比乌斯变换构造的,因此很可能保有某些几何不变量.基于牟比乌斯变换,Courtois构造了能够抵抗线性密码分析和差分密码分析的不安全的密码体制.于是通过量化有限域上的映射被牟比乌斯变换逼近... 详细信息

对称密码技术中使用的许多非线性函数是基于牟比乌斯变换构造的,因此很可能保有某些几何不变量.基于牟比乌斯变换,Courtois构造了能够抵抗线性密码分析和差分密码分析的不安全的密码体制.于是通过量化有限域上的映射被牟比乌斯变换逼近的程度,给出了牟比乌斯变换逼近有限域上线性函数的度量的下界,并将我们提出的量与有限域上置换的Carlitz秩进行了比较.

关键词：置换多项式 Carlitz秩牟比乌斯变换