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区块链技术下的智能安全可靠支付系统设计

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 237-246页

作者：张艳硕刘宁刘天野陈颖张黎仙北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

为了增强支付系统的安全性和可靠性,设计了一种区块链技术下的智能支付系统。这个系统利用区块链的去中心化和分布式账本特性,提供了一种更加安全和透明的支付解决方案。系统将区块链技术、国密算法与支付系统相结合,给传统互联网支付... 详细信息

为了增强支付系统的安全性和可靠性,设计了一种区块链技术下的智能支付系统。这个系统利用区块链的去中心化和分布式账本特性,提供了一种更加安全和透明的支付解决方案。系统将区块链技术、国密算法与支付系统相结合,给传统互联网支付系统提供一个更安全的保障。利用区块链技术的点对点特点,解决支付效率和数据安全等方面的问题。借助互联网大数据技术,对用户进行信用评级,提供信贷服务。结合跨链技术可以对不同区块链的数据进行共享,更好地解决资金流动性。相比比特币和以太坊等电子货币系统,该系统在安全性、交易吞吐率和交易时延等方面做到了权衡发展,使得各方面的性能有了一定程度的均衡提升,更能满足当前环境下的应用需要。

关键词：区块链共识机制支付系统安全智能

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基于MILP的MGFN全轮差分分析及改进

计算机应用研究 2024年第3期41卷 911-915,922页

作者：李艳俊毕鑫杰项勇林怡平中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

研究了轻量级分组密码MGFN算法的抗差分分析能力并提出了改进方法。首先,基于MILP工具对MGFN算法建模,搜索迭代差分并构造了全轮差分路径,整体差分概率为2-40,远远大于随机置换的差分概率。然后,给出S盒的差分分支数概念并将其作为衡量... 详细信息

研究了轻量级分组密码MGFN算法的抗差分分析能力并提出了改进方法。首先,基于MILP工具对MGFN算法建模,搜索迭代差分并构造了全轮差分路径,整体差分概率为2-40,远远大于随机置换的差分概率。然后,给出S盒的差分分支数概念并将其作为衡量差分安全性的指标,以新S盒替代原MGFN算法的S盒,并修改了密钥扩展算法,提出新的MGFN-P算法。最后,通过差分路径搜索和分析比较,说明了MGFN-P算法比原MGFN算法更安全、高效。

关键词： MGFN 轻量级分组密码 MILP 差分分析分支数

Falcon后量子算法的密钥树生成部件GPU并行优化设计与实现

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计算机工程 2024年

作者：张磊赵光岳肖超恩王建新北京电子科技学院电子与通信工程系北京电子科技学院网络空间安全系

近年来后量子密码算法由其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是NIST公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件，在实际运算中占用较多的时间和消耗较多的资源。... 详细信息

近年来后量子密码算法由其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是NIST公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件，在实际运算中占用较多的时间和消耗较多的资源。因此，提出了一种基于GPU的Falcon密钥树并行生成方案，该方案使用奇偶线程联合控制的SIMT并行模式和无中间变量的直接计算模式，达到了提升速度和减少资源占用的目的。基于Python的CUDA平台进行了实验，验证了结果的正确性。Falcon密钥树生成在RTX 3060 laptop的延迟为6ms，吞吐率为167次/s，在计算单个Falcon树生成部件时相对于CPU实现了1.17倍的加速比，其中在同时并行1024个Falcon树生成部件时，GPU相对于CPU的加速比达到了约56倍。同时在嵌入式Jetson Xavier NX平台上的吞吐率为32次/s。

关键词：后量子密码 Falcon GPU 并行计算

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后量子时代区块链中哈希函数比较研究

信息安全研究 2024年第3期10卷 223-232页

作者：刘昂文津许盛伟陈颖秦晓宏蓝浩书北京电子科技学院网络信息化管理处北京100070 北京邮电大学网络空间安全学院北京100876 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070 北京电子科技学院信息安全研究所北京100070 北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

哈希函数在区块链中扮演着安全基石的重要角色,对区块链系统中共识机制的构建和数据完整性保护发挥着不可替代的作用.然而随着量子技术的加速发展,量子计算机的出现将对经典哈希函数构成严重安全威胁,基于量子算法的并行计算特性,Grove... 详细信息

哈希函数在区块链中扮演着安全基石的重要角色,对区块链系统中共识机制的构建和数据完整性保护发挥着不可替代的作用.然而随着量子技术的加速发展,量子计算机的出现将对经典哈希函数构成严重安全威胁,基于量子算法的并行计算特性,Grover量子算法在寻找哈希冲突时较经典搜索算法能提供2次加速,从而能有效实施针对经典哈希函数的量子计算攻击,例如挖矿攻击、伪造攻击,对区块链的安全构成严重挑战.阐述了哈希函数的抗原像性、弱抗碰撞性及强抗碰撞性,分析了针对经典哈希函数的量子计算攻击主要形式:原像攻击和第二原像攻击.从抗量子安全的角度对区块链中的哈希函数展开比较研究,从构造、输入、输出、优点、缺点等方面出发,对5类典型哈希算法进行分析与对比,并对区块链中的哈希函数提出设计建议,为后量子时代区块链中的哈希函数的设计提供有益参考.

关键词：量子计算区块链哈希函数量子 Merkle树

基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案

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计算机应用研究 2024年第6期41卷 1862-1868页

作者：李莉宣佳铮高尚郭国疆北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

协同加解密是安全多方计算中的重要研究方向,它可以安全高效地实现数据保护、隐私保护。为解决现有SM4协同加解密方案离线计算阶段计算复杂度偏高的问题,提出一种基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案。方案利用预计算的多项式集合... 详细信息

协同加解密是安全多方计算中的重要研究方向,它可以安全高效地实现数据保护、隐私保护。为解决现有SM4协同加解密方案离线计算阶段计算复杂度偏高的问题,提出一种基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案。方案利用预计算的多项式集合和多项式值集合来完成在线阶段的S盒协同计算,从而提高在线计算阶段的性能。其证明了所提方案的正确性和安全性,同时与四种不同的方案进行对比,结果表明,所提方案计算效率明显高于其他方案,说明所提方案能安全高效地完成SM4协同加解密。

关键词：安全多方计算协同加解密 SM4 不经意多项式估值

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

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全轮Shadow算法的差分和线性特征分析

计算机应用 2024年

作者：项勇李艳俊黄丁韫陈愚谢惠琴中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京电子科技学院密码科学与技术系

随着射频识别技术（RFID）、无线传感器的应用越来越广泛，为了保护这类资源受限设备存储和传输的数据，轻量级密码应运而生。轻量级密码密钥长度和轮数相对少，因此在正式投入使用前，有必要对其进行精确的安全性分析。针对轻量级密码... 详细信息

随着射频识别技术（RFID）、无线传感器的应用越来越广泛，为了保护这类资源受限设备存储和传输的数据，轻量级密码应运而生。轻量级密码密钥长度和轮数相对少，因此在正式投入使用前，有必要对其进行精确的安全性分析。针对轻量级密码安全需求，分析了全轮Shadow算法的差分和线性特征。首先提出了一种二次差分的概念，更清楚地刻画了差分特征，证明了该算法存在概率为1的全轮差分特征，并且通过实验验证了差分特征的正确性。其次，给出了全轮线性特征，证明了给定一组Shadow-32(Shadow-64)的明密文，可以获取8(16)比特的密钥信息，并且通过实验验证其正确性。再次，基于明文、密文和轮密钥之间的线性等式关系估计了2次布尔函数方程个数和自变量个数，得到求解初始密钥的计算复杂度为263.4。最后，总结了Shadow算法的结构特点，提出了下一步研究重点。全轮Shadow算法的差分和线性特征的分析工作对其他轻量级密码的差分分析和线性分析具有一定的借鉴作用。

关键词： Shadow算法轻量级分组密码差分特征线性特征密钥恢复

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基于SM2的周期性可否认环签名方案

信息网络安全 2024年第4期24卷 564-573页

作者：张艳硕袁煜淇李丽秋杨亚涛秦晓宏北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

周期性可否认环签名通过引入时间周期的概念,允许环成员在每个时间周期结束后选择性地否认自己在环中的签名者身份。这种周期性的变换提供了一种自主可控的机制,使得环成员能够更好地保护自己的隐私,同时还能与监管机构进行合法协作。... 详细信息

周期性可否认环签名通过引入时间周期的概念,允许环成员在每个时间周期结束后选择性地否认自己在环中的签名者身份。这种周期性的变换提供了一种自主可控的机制,使得环成员能够更好地保护自己的隐私,同时还能与监管机构进行合法协作。一般数字签名具有不可否认性,可用于确保签名的来源、内容的完整性和认证性,而可否认签名具有可否认性,环成员能够在无可信第三方的情况下确认或者否认自己是否为该签名的签署者。文章在包子健等人提出的基于SM2的可否认环签名方案的基础上提出一种基于SM2的周期性可否认环签名方案,能够实现对签名的周期性确认与否认功能,有效保护自己的隐私信息。文章通过形式化证明方式证明了方案满足正确性、不可伪造性、匿名性、可追踪性和不可诽谤性。

关键词： SM2 环签名可否认周期性安全性

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基于可截取签名的药品管理隐私保护方案

信息安全学报 2024年第1期9卷 56-70页

作者：胡荣磊丁安邦李莉段晓毅北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

药品的安全问题关乎民生健康与社会稳定,而近年来我国药品安全事故频发,保障药品的质量安全,对人民群众来说至关重要。建设药品品种档案管理方案能够整合、统一管理药品的相关信息,保证药品来源可查、去向可追、责任可究,是减少药品质... 详细信息

药品的安全问题关乎民生健康与社会稳定,而近年来我国药品安全事故频发,保障药品的质量安全,对人民群众来说至关重要。建设药品品种档案管理方案能够整合、统一管理药品的相关信息,保证药品来源可查、去向可追、责任可究,是减少药品质量安全事故发生的有效举措。为了解决药品品种档案在不同省市各部门之间共建共享以及隐私保护的问题,本文提出了一种基于区块链的药品品种管理模型。该模型融合了Fabric联盟链、无证书密码体制、可截取签名等多种技术,以实现药品档案数据的安全存储与共享。同时,引入Baas区块链管理平台,实时监控并动态配置区块链网络中的节点与链码,并按照模型中功能性的不同设计了链上交易表单及其对应的智能合约存储字段。随后,针对管理模型中的药品核查场景,结合传统的数字签名方案,设计了一种无证书可截取签名方案,利用可截取签名技术实现对药企机密数据的隐私保护。安全性分析表明,本文所提方案具有签名的不可伪造性、消息的保密性等特征。性能分析表明,该方案的运算量明显降低,相比于同类方案效率更高,开销更低,可满足药品品种档案管理场景下的各种需求,为药品品种档案管理过程中进行数据验真提供了一种新的思路。

关键词：区块链药品档案可截取签名隐私保护数据共享