基于随机性特征的SM4分组密码体制识别

对加密算法的识别是进行密码分析的首要工作.目前的识别方案涵盖了分组密码的识别、流密码的识别以及对称密码和公钥密码混合算法的识别.随着国密算法的应用普及,其安全性也备受关注.针对国密算法提出了基于随机性特征的SM4分组密码体制识别,将国密SM4算法与国际主要标准分组密码算法进行识别.利用随机性测试方法对密文进行特征提取,从而得到特征向量,由这些特征向量构成特征空间,最后借助机器学习算法对特征空间进行训练和测试.实验结果表明,SM4与其他分组密码算法的识别率高达90％以上.后续工作可以对分类算法和特征选取两个方向进行突破,来验证密码识别方案的有效性和可行性.     

两种传统加密算法的特性与机制差异及其破解方案

介绍传统的DES和RSA加密算法的原理，分析它们的内在特性，从密码体制、算法基础、密钥配送、密钥长度、密钥数、分组明文长度、密文长度、实现方式以及加密速度等方面对这两种分组密码学加密算法进行差异比较和分析，提供这两种算法的破解方案，并从维护角度出发指出网络安全人员提升加密算法安全性的方法．     

一种结合混沌的热流密码图像加密算法

提出了一种将混沌与热流密码体制相结合的图像加密算法。首先利用一维热流密码体制对二维图像加密改变图像的像素值,然后利用混沌置换重新分布像素值进一步掩盖密文图像的特征,最后对提出的算法进行仿真试验和安全性分析并且设计完成了加解密演示程序。     

FaceEncAuth：基于FaceNet和国密算法的人脸识别隐私安全方案

人脸识别中,人脸特征作为生物特征的一种,具有唯一性、不可撤销性,一旦遭到攻击、篡改或泄露,用户隐私安全将面临巨大威胁。针对这一问题,提出一种基于深度学习和加密算法的人脸识别隐私安全方案。该方案中,利用FaceNet深度学习算法来高效提取人脸特征,协调生物特征模糊性与密码系统的精确性,采用CKKS全同态加密算法进行人脸识别密文域的运算,通过国密SM4算法增强人脸特征密文抵抗恶意攻击的能力,利用其对称密码的性质兼顾了安全性和运算效率,而SM9非对称密码算法则用于SM4算法对称密钥的管理。实验结果及分析表明,该方案在不影响人脸识别准确率、效率的前提下提高了数据传输、存储和比对的安全性。     

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

不可逆加密算法和随机算法的分析与实现

本文主要是利用明文密码和密文密码之间的不可逆性,对应用软件密码进行加密,可以防止密码被破译或极大地增加其被破译难度和破译时间。初步探讨了增强这种算法安全性的几种相关加密算法,对其中的随机算法进行重点分析,改进并实现了随机函数的生成算法。根据分析可以看出这种随机算法很好地提高了不可逆加密算法的加密强度和加密速度。     

云计算中的标准模型下基于证书混合加密方案

随着云计算的快速发展,数据安全已成为云安全的一个关键问题,尤其是云中存储和传输的数据量巨大,对安全性要求较高。另一方面,基于证书密码体制克服了传统公钥密码体制的证书管理问题及基于身份密码体制的密钥托管问题,为构造安全高效的PKI提供了新的方法,但现有基于证书加密方案大都采用双线性对构造,计算效率较低。针对云计算环境,基于判定性缩减Diffie-Hellman难题,提出了一个不含对运算的基于证书混合加密方案,分析了安全性和效率。该方案是建立在密钥封装算法、对称加密算法、消息认证码算法基础上的一次一密型加密方案。分析表明,该方案在标准模型下可以抵抗适应性选择密文攻击,计算效率较高,适合于对云计算中安全性要求较高的长消息的加密。     

一种密文图像安全性评价方案

在图像加密技术领域中,已存在多种图像加密方法,但很多图像加密方法因安全性不够而存在被破解的风险。现行的很多密文图像安全性评判方法,选择的参数较为单一,评价结果不够全面。对此,提出一种基于像素数量改变率、密钥空间大小、信息熵、相邻像素相关系数等多种指标参数的密文图像安全性评价方案。通过同一图像使用不同加密算法分别得到的多种指标参数横向比较,得出综合情况下安全性更好的算法。针对现阶段加密应用中使用较多的两类图像进行实验、分析和对比,结果表明方案非常有效、可靠、实用性强。     

基于生物特征识别的门限身份认证方案

在传统生物特征身份认证系统中,针对重要目标的保护时,单一用户的身份认证方案存在用户权限过高的问题。为了解决此类问题,利用BGN半同态加密算法,结合Shamir秘密共享设计了一种基于生物特征识别的门限身份方案。主要使用在双线性对上BGN同态加密算法进行数据保护,利用第三方认证中心进行秘密分割,服务器在密文状态下对用户的身份进行认证,实现门限身份认证。通过性能分析验证了方案的安全性和高效性。     

基于RSA和Paillier的同态云计算方案

为解决云计算中的密文数据计算和私有云用户隐私保护问题,在缺乏实用同态加密算法的情况下,基于RSA和Paillier的同态特性,提出一种利用单一同态密码体制即可构造的、同时支持乘法和加法操作的Somewhat同态云计算方案.该方案可实现公有云服务器的密文数据处理,在同态计算过程中能进行密文规模控制,有较大的同态计算深度,通过合适的映射,能够完成浮点数类型的计算.仿真结果表明,与明文直接计算方案相比,该方案的耗时有所增加,但具有更好的可行性和安全性,并能在云计算环境下满足多种形式的计算请求.     

基于耦合映射格子的混沌块密码系统

提出一个基于耦合映射格子的混沌块密码系统,设计一种明文块加密顺序的动态更新规则,每次更新的子区域顺序以及不同子区域明密文之间的复杂反馈关联均使得明密文之间的规律更加隐蔽。采用简单一维混沌映射,仿真实验表明,与类似的混沌加密算法比较,得出的各项统计数据均显示该系统具有较高的安全性及加解密效率。     

三接收方公钥密码系统

提出一种三接收方公钥加密方案,该方案中发送方对消息进行加密,而三接收方均能够使用各自的私钥对消息进行解密。基于双线性映射,构造出两个安全性不同的三接收方公钥加密方案。形式化证明如果间隙双线性Diffie-Hellman问题和计算性Diffie-Hellman问题是困难的,则所提的两个方案分别具有选择明文攻击安全和适应性选择密文攻击安全。所提方案仅增加了一项指数运算和一项哈希运算,就实现了3个独立的接收方,因此该方案效率较高。分析表明,该方案能够提高 TLS 协议的安全性并应用于分级监管公钥密码系统。     

Tight chosen ciphertext attack （CCA）-secure hybrid encryption scheme with full public verifiability

In this paper, we propose a new ＂full public verifiability＂ concept for hybrid public-key encryption schemes. We also present a new hybrid public-key encryption scheme that has this feature, which is based on the decisional bilinear Diffie-Hellman assumption. We have proven that the new hybrid public-key encryption scheme is secure against adaptive chosen ciphertext attack in the standard model. The ＂full public verifiability＂ feature means that the new scheme has a shorter ciphertext and reduces the security requirements of the symmetric encryption scheme. Therefore, our new scheme does not need any message authentication code, even when the one-time symmetric encryption scheme is passive attacks secure. Compared with all existing publickey encryption schemes that are secure to the adaptive chosen ciphertext attack, our new scheme has a shorter ciphertext, efficient tight security reduction, and fewer requirements （if the symmetric encryption scheme can resist passive attacks）.     

Generalized Goldwasser and Micali's Type Cryptosystem

In 1982, Goldwasser and Micali proposed the first probabilistic public key cryptosystem with indistinguishability under chosen plaintext attack security based on the quadratic residuosity assumption. Ciphertext expansion of Goldwasser's scheme is quite large, thereby the scheme is inefficient. A lot of schemes have been proposed to reduce the ciphertext expansion. Some schemes use the same encryption algorithm as Goldwasser's scheme with different parameters and keys, which we call them Goldwasser and Micali's type (GM-type) schemes. GM-type schemes can be divided into two categories according to different parameters and decryption algorithms. In this paper, we propose the first generalized GM-type scheme combining these two categories. All GM-type schemes are special cases of our generalized GM-type scheme. The ciphertext expansion of our scheme is smaller than that of any other GM-type schemes.     

密文策略的属性基并行密钥隔离加密

对于公钥密码体制来说,私钥泄漏是一种十分严重的威胁.传统密码系统可以通过撤销公钥来应对私钥泄漏,但在属性基密码系统里,公钥由属性集合表示,对这些属性集合的撤销不太可行.目前,密钥隔离机制是减轻密钥泄漏所带来危害的一种有效方法.为了处理属性基密码系统中的密钥泄露问题,将并行密钥隔离机制引入到密文策略的属性基加密中,提出了密文策略的属性基并行密钥隔离加密(ciphertext policy attribute-based parallel keyinsulated encryption,简称CPABPKIE)的概念.在给出CPABPKIE的形式化定义和安全模型的基础上,构建了一个不需要随机预言机模型的选择ID安全的CPABPKIE方案.所提方案允许较频繁的临时私钥更新,同时可以使协助器密钥泄漏的几率保持较低,因此增强了系统防御密钥泄漏的能力.     

Efficient chosen-ciphertext secure certificateless threshold key encapsulation mechanism

As a practical extension of our previous work on certificateless threshold cryptosystem, this paper proposes the first direct certificateless threshold key encapsulation mechanism that inherits the same trust level of the original scheme and removes the length limitation of a traditional public key encryption. Security against threshold chosen-ciphertext attacks are proved in a random oracle model under a new assumption. It tolerates the Type I adversary that can replace public keys and the Type II adversary that has access to the system’s master key. The implied encapsulation scheme is very efficient when compared to the most efficient schemes in a traditional public key cryptosystem, and it is slightly more efficient in terms of key length and encapsulation speed when compared to the identity-based cryptosystems that have the same ciphertext overhead. Finally, we describe several potential modifications of our scheme.     

基于SM9的匿名广播加密方案

广播加密允许数据拥有者通过不安全的公开信道将数据安全地发送给一组指定的用户, 只有组内用户（授权用户）利用自身私钥才能正确解密密文, 恢复出明文数据, 不在组内的用户（非授权用户）即使合谋也无法获取数据内容。标识加密是一种非对称加密体制, 可利用能够唯一标识用户身份的任意字符串作为用户的公钥, 消除了传统公钥体制中用于绑定用户公钥的证书。匿名标识广播加密不仅能充分继承标识加密的优点实现多用户数据的安全共享, 而且能有效保护接收者的身份信息。本文以国产商用标识密码算法SM9为基础, 采用多项式技术构造了首个基于SM9的匿名广播加密方案。方案具有与SM9加密算法相同的私钥生成算法, 用户私钥由一个群元素组成。方案的密文由(n+3)个元素组成, 与接收者数量(n)线性相关, 解密仅包含一次双线性对计算。基于q类型的GDDHE困难假设, 在随机谕言器模型中证明方案在静态选择明文攻击下具有不可区分的安全性且满足接收者匿名性。比较分析表明本文方案的计算开销和通信代价与现有高效匿名标识广播加密方案是可比的。最后, 对方案进行编程实验, 在相同安全级别下, 本文方案对比其他方案具有较优的密文长度, 实验结果表明本文方案是可行的。     

两个降低PKG信任级的基于身份的门限密码体制

在基于身份的公钥密码体制中PKG负责生成用户密钥,对PKG的信任级别过高,存在密钥托管问题.人们为解决此问题提出了很多方案但均有一定缺陷.Goyal提出了一种解决这类问题的新思路.基于该思路,提出了两种降低对私钥生成中心的信任级别的门限密码体制.在这两个体制中,利用了Goyal提出的基于身份的可追踪公钥加密体制的思想与公开可验证加密技术,有效解决了在基于身份的门限加密体制中,PKG对同一用户恶意生成多个私钥的追踪问题.对降低PKG信任级的基于身份的门限密码体制进行了形式化定义,并在所定义的形式化安全模型下证明了这两个方案可以对抗门限自适应选择密文攻击、密钥寻找攻击以及计算新密钥攻击.