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基于三维成像技术的安全二维码

红外与激光工程 2019年第5期48卷 18-24页

作者：刘轶群魏悦川张敏情周潭平杨晓元武警工程大学密码工程学院网络与信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

扫码移动支付存在的安全漏洞已成为电子支付安全迫切需要解决的问题。提出了一种基于三维成像技术的安全二维码系统。首先,利用集成成像技术生成三维数字水印,作为商家标识;其次,对标识进行基于身份的数字签名;再次,在菲涅耳域,利用安... 详细信息

扫码移动支付存在的安全漏洞已成为电子支付安全迫切需要解决的问题。提出了一种基于三维成像技术的安全二维码系统。首先,利用集成成像技术生成三维数字水印,作为商家标识;其次,对标识进行基于身份的数字签名;再次,在菲涅耳域,利用安全二维码系统把携带有签名信息的三维数字水印,经过压缩编码后隐藏到二维码中。最后,用户扫码识别并提取出隐秘数据,同时验证签名信息,如果验证通过,计算重构并显示出三维数字水印图像,经用户鉴别后确认是否支付,完成双向认证过程。实验结果表明,采用基于身份的数字签名技术可以有效地防止三维数字水印被篡改、伪造、无正当理由式否认等情况。所提方法不仅增强了扫码移动支付的安全性,而且提高了系统的实时性和便捷性。多个系统参数组合作为密钥,有效地增加了密钥维度,拓宽了密钥空间,增加了攻击的难度,提高了系统安全性与稳健性。双向认证可信的扫码支付既确保了用户个人资金的安全,也维护了商家的信誉和财产安全。

关键词：安全二维码三维认证集成成像技术三维光学信息隐藏双向认证

格上基于OBDD访问结构的抗密钥滥用属性加密方案

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通信学报 2023年第1期44卷 75-88页

作者：韩益亮郭凯阳吴日铭刘凯武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 武警部队密码与信息安全保密重点实验室陕西西安710086

为了解决属性加密中的密钥安全问题,基于环上误差学习(RLWE)和有序二元决策图(OBDD)访问结构提出了一种抗密钥滥用的密文策略属性加密方案。首先,构造了2个不同的机构来共同生成用户的私钥,降低了机构泄露密钥的风险;其次,在每个私钥中... 详细信息

为了解决属性加密中的密钥安全问题,基于环上误差学习(RLWE)和有序二元决策图(OBDD)访问结构提出了一种抗密钥滥用的密文策略属性加密方案。首先,构造了2个不同的机构来共同生成用户的私钥,降低了机构泄露密钥的风险;其次,在每个私钥中嵌入了用户的特定信息,实现了密钥的可追踪性,并通过维护白名单避免了非法用户和恶意用户的访问。另外,所提方案采用有序二元决策图的访问结构,在支持属性与、或、门限操作的基础上增加了属性的正负值。分析表明,所提方案满足抗合谋攻击和选择明文攻击下的不可区分性安全,降低了存储和计算开销,和其他方案相比更具有实用性。

关键词：属性加密抗密钥委托滥用可追踪性访问结构

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环LWE上高效的多密钥全同态加密方案

西安电子科技大学学报 2021年第1期48卷 87-95页

作者：车小亮周昊楠杨晓元周潭平刘龙飞李宁波武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络和信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

基于RLWE问题的BGV型多密钥全同态加密方案具有较大的密文量和密钥量,且生成计算密钥的过程复杂,致使同态运算效率较低。针对该问题,提出了一种密钥量小、计算密钥生成效率高的BGV型多密钥全同态加密方案。首先,通过改进密文的扩展形式... 详细信息

基于RLWE问题的BGV型多密钥全同态加密方案具有较大的密文量和密钥量,且生成计算密钥的过程复杂,致使同态运算效率较低。针对该问题,提出了一种密钥量小、计算密钥生成效率高的BGV型多密钥全同态加密方案。首先,通过改进密文的扩展形式,优化了计算密钥的生成算法,提高了计算密钥的生成效率;其次,利用低位比特丢弃技术,减小了计算密钥生成算法中的计算冗余,降低了计算开销;最后,根据优化的算法,结合模交换技术和密钥交换技术,构造了一种高效的层级BGV型多密钥全同态加密方案。相比于现有的层级BGV型多密钥全同态加密方案,新方案在满足IND-CPA安全的条件下,简化了计算密钥生成过程,降低了存储和计算开销,且同态运算过程中产生的噪声值较小,运算效率较高。

关键词：多密钥全同态加密密文扩展算法计算密钥密钥交换混合同态乘法

结合图像加密与深度学习的高容量图像隐写算法

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通信学报 2021年第9期42卷 96-105页

作者：杨晓元毕新亮刘佳黄思远武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络与信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

针对基于深度学习的高容量图像隐写方案存在的载体图像和含密图像的残差图像会暴露秘密图像的问题,提出了结合图像加密和深度学习的高容量图像隐写算法。该算法设计使用了一种图像特征提取方法,使得从载体图像中提取的特征与从含密图像... 详细信息

针对基于深度学习的高容量图像隐写方案存在的载体图像和含密图像的残差图像会暴露秘密图像的问题,提出了结合图像加密和深度学习的高容量图像隐写算法。该算法设计使用了一种图像特征提取方法,使得从载体图像中提取的特征与从含密图像中提取的特征是一致的。发送方在图像隐写前,从载体图像中提取特征作为密钥,用来加密秘密图像。提取方提取加密过的秘密图像后,从含密图像中提取特征作为密钥,用来解密秘密图像。实验结果表明,攻击者无法从残差图像中发现秘密图像的信息,且密钥传递的频率更低,算法安全性得到了提升。

关键词：深度学习高容量图像加密图像隐写

积分故障分析下的Midori128密码算法安全性评估

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国防科技大学学报 2024年第4期46卷 229-238页

作者：魏悦川贺水喻潘峰王湘儒武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络与信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

为了研究Midori128密码算法针对积分故障攻击的安全性,建立积分区分器平衡位置、故障密文与轮密钥的关系,通过密钥搜索,可以恢复出算法的最后一轮密钥,进而利用密钥扩展算法恢复出主密钥。理论分析表明,利用3轮和4轮积分区分器进行积分... 详细信息

为了研究Midori128密码算法针对积分故障攻击的安全性,建立积分区分器平衡位置、故障密文与轮密钥的关系,通过密钥搜索,可以恢复出算法的最后一轮密钥,进而利用密钥扩展算法恢复出主密钥。理论分析表明,利用3轮和4轮积分区分器进行积分故障攻击时,恢复出正确密钥的时间复杂度分别为2^(21)和2^(24)。采用准确性、成功率和耗费时间对倒数第4轮注入故障的攻击过程进行仿真,成功恢复出该算法的主密钥,并且针对不同明文分组和密钥进行对比实验。通过两组故障安全性分析方案可知,Midori128算法的轮函数易受到积分故障攻击,在算法运行时至少需要对倒数6轮进行故障检测等额外防护。

关键词：轻量级分组密码 Midori128算法积分区分器积分故障分析

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无双线性对的高效云存储数据审计方案

西安电子科技大学学报 2022年第1期49卷 47-54页

作者：杨海滨李瑞峰易铮阁钮可杨晓元武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络与信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

在现有的云存储数据完整性审计方案中,只有少量标签参与完整性验证工作,大部分数据标签处于闲置状态,造成了计算与存储资源的浪费。针对此问题,构造了一种无双线性对的高效云存储数据审计方案。该方案使用Schnorr签名算法,只针对被审计... 详细信息

在现有的云存储数据完整性审计方案中,只有少量标签参与完整性验证工作,大部分数据标签处于闲置状态,造成了计算与存储资源的浪费。针对此问题,构造了一种无双线性对的高效云存储数据审计方案。该方案使用Schnorr签名算法,只针对被审计数据块生成标签,不仅降低了用户的计算开销,而且能对数据高效地进行增加、删除、修改等动态更新。在挑战阶段,使用区块链技术,利用时间戳生成挑战参数,以确保挑战参数的随机性,云服务商和第三方审计者无须进行交互,降低了通信开销。在整个审计阶段,方案避免了双线性映射、幂指数、点映射哈希函数等大开销运算。通过安全性分析证明,该方案是安全且有效的,不仅能够抵抗来自云服务提供商的伪造攻击、重放攻击,而且能够实现对数据与私钥的隐私进行保护。在效率分析部分,通过数值分析与实验分析证明,与现有云存储数据完整性审计方案相比,该方案的审计效率与动态更新效率较高,而且随着数据块、挑战块数量的增加,优势更加明显。

关键词：云存储云安全无双线性对动态数据持有性证明

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格上困难问题求解的智能筛选算法及测试

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第2期49卷 37-43页

作者：朱率率韩益亮杨晓元武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络与信息安全保密武警部队重点实验室陕西西安710086

在总结格密码困难问题发展和求解中关键理论与技术的基础上,从渐进最短向量问题(approx-SVP)入手,对比分析了经典格基约减算法的优缺点,重点研究了其求解推进过程中的关键技术和算法性能瓶颈,归纳了进行格基约减进而求解渐进最短向量问... 详细信息

在总结格密码困难问题发展和求解中关键理论与技术的基础上,从渐进最短向量问题(approx-SVP)入手,对比分析了经典格基约减算法的优缺点,重点研究了其求解推进过程中的关键技术和算法性能瓶颈,归纳了进行格基约减进而求解渐进最短向量问题的一般步骤。在经典的格向量假设基础上,提出了格向量智能筛选模型。通过优化向量选择的路径等方法,设计了基于最优路径分布的智能筛选算法、逆向求解智能验证算法和近似最短向量智能筛选算法三种求解最短向量问题(SVP)的算法,测试结果表明算法在求解格上困难问题上有效。

关键词：格上困难问题非确定性多项式完全类后量子密码错误向量学习格基约减

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NTRU型多密钥全同态加密方案的优化

工程科学与技术 2020年第5期52卷 186-193页

作者：车小亮周潭平李宁波周昊楠刘龙飞杨晓元武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络和信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

现有的NTRU型多密钥全同态加密方案多是基于2的幂次分圆多项式环构造的,全同态计算过程使用了复杂的密钥交换操作,这类方案容易遭受子域攻击,且同态运算效率较低,对此本文提出了一个安全性更好、效率更高的NTRU型多密钥全同态加密方案... 详细信息

现有的NTRU型多密钥全同态加密方案多是基于2的幂次分圆多项式环构造的,全同态计算过程使用了复杂的密钥交换操作,这类方案容易遭受子域攻击,且同态运算效率较低,对此本文提出了一个安全性更好、效率更高的NTRU型多密钥全同态加密方案。首先,将现有方案底层的分圆多项式环扩展应用到素数次分圆多项式环上,给出了基于素数次分圆多项式环的NTRU型多密钥全同态加密的基础方案模型(B-MKFHE方案),该方案模型可以抵御更多的子域攻击。其次,在B-MKFHE方案模型的基础上,通过扩展密文多项式维度,优化了NTRU型多密钥同态运算结构,使得同态运算过程不再需要复杂耗时的密钥交换操作。最后,根据优化的多密钥同态运算结构,结合模交换技术,构造了无需密钥交换的层级的NTRU型多密钥全同态加密方案(M-MKFHE方案)。分析结果表明,本文提出的M-MKFHE方案能有效抵御子域攻击,满足IND-CPA安全。与B-MKFHE方案相比,M-MKFHE方案具有更小的存储开销和计算开销,同态运算过程中产生的噪声值较小,运算效率较高,且支持更深层次的同态运算。

关键词： NTRU型多密钥全同态加密素数次分圆多项式环密文扩展同态运算结构 IND-CPA安全

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支持门限解密的多身份全同态加密方案

工程科学与技术 2019年第4期51卷 133-139页

作者：杨晓元涂广升孔咏骏周潭平武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 网络和信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086

针对传统的身份基全同态加密方案只能对同一身份下的密文进行同态运算和访问控制的问题,提出了一个基于LWE问题的多身份全同态加密方案。首先,使用工具矩阵得到新的加解密形式,约减噪音,并改变身份基加密中底层格基的维度,对身份基全同... 详细信息

针对传统的身份基全同态加密方案只能对同一身份下的密文进行同态运算和访问控制的问题,提出了一个基于LWE问题的多身份全同态加密方案。首先,使用工具矩阵得到新的加解密形式,约减噪音,并改变身份基加密中底层格基的维度,对身份基全同态加密方案进行优化。其次,利用多密钥全同态转化机制,构造身份基全同态加密方案的屏蔽系统,生成辅助密文。最后,将多密钥全同态加密中的多用户场景延伸到多身份场景,构造多身份全同态加密方案,实现对不同身份下密文的同态运算和访问控制。结果表明,本方案实现了身份基加密与多密钥全同态加密的结合,并证明为选择身份下的IND CPA安全。与其他方案相比,本方案加密单比特明文消息时密文规模更小,对密文进行同态运算时噪音扩张率更低,并且允许多个PKG参与密钥的生成、分发。同时,给出本方案的门限解密过程,据此可以构造一个2轮多方计算协议。

关键词：身份基加密全同态加密多身份门限解密