基于节点认证的物联网感知层信息安全传输机制的研究

文章分析了传统物联网信息传输系统在感知层的信息传输的安全问题,应用MD5等算法在采集端点与信息采集节点之间以及信息采集节点与隔离保密节点之间增加身份认证和加密机制,实现感知节点的身份认证和信息加密,使物联网感知层的信息传输更加安全和可靠。     

一种加强的基于中国剩余定理的群签名

陈泽文等在2004年提出了基于中国剩余定理的群签名方案。该方案在加入或撤销群成员时其他群成员密钥和群公钥的长度保持不变,从而解决了撤销群成员的困难,提供了一种效率高和计算复杂度小的群签名方案。从该方案的研究中发现其基于RSA算法的方案不具有防陷害性和不可伪造性的特征。因此,参照ElGamal的算法,提出了一种加强的基于中国剩余定理群签名的新方案。在新方案中,保证了原有算法在加入和撤销成员具有高效性的同时,进一步改进了陈方案的不足,不再要求可信的群中心,并且群成员也分担了群中心的工作量,使系统更具有实效性。     

基于联盟链的工业物联网数据存储模型

由于工业物联网数据具备较强的私密性,数据是否能够安全存储成为工业物联网发展的关键问题。针对这一问题,提出一种基于联盟链的工业物联网数据存储模型。为保证数据存储的效率与安全,首先,在原有PBFT算法的基础上搭建节点状态信用评估模型同时增加投票机制;其次,结合节点状态在SM9数字签名算法中设置多密钥生成中心共同参与密钥生成。对模型的吞吐量、共识时延及通信开销进行实验分析,结果表明,该模型相较于传统模型在数据存储、安全性方面得到了进一步保障,降低了黑客攻击并防止数据泄露或被窜改,并在通信开销方面提升了40%。     

格上高效的完全动态群签名方案

为降低完全动态群签名加入和撤销机制的复杂性,将动态群签名思想引入NGUYEN等人提出的格上群签名方案,提出一种改进的完全动态群签名方案。在改进方案中,用户产生自己的签名密钥而不是由群管理员产生,当用户加入群时,群管理员验证用户身份并为其颁发证书,用户成为群成员后用自己的签名密钥和证书进行签名。若群成员有不合法行为或想退群,则群管理员和群成员均可执行群成员的撤销操作,使群成员退出该群。由于方案中群成员的签名密钥由自己生成,因此能够抵抗群管理员的陷害攻击。在随机预言模型下,基于错误学习问题和非齐次小整数解问题证明改进方案的安全性。分析结果表明,该方案能够减少加入和撤销机制的计算代价,且密钥长度和签名长度与群成员数量无关,适用于大群组的签名系统。     

基于SM9算法的部分盲签名方案

普通的数字签名在有效保护用户隐私方面存在诸多不足,如对签名的抵赖和跟踪时有发生。针对上述问题,提出一种基于 SM9 算法的部分盲签名方案,部分是指签名消息包含用户的消息和其他有关信息,能够有效抵抗签名抵赖和跟踪,同时引入可信第三方来防止恶意用户对信息的篡改。通过实验结果和理论分析,证明了所提算法的安全性和高效性。     

基于FPGA的Leighton-Micali签名方案密钥生成的高速可配置实现

由于量子计算机的飞速发展,现代密码学面临着巨大的挑战。为了实现抗量子计算机攻击的加密,人们提出了许多新的加密方案,并对后量子密码学(Post-Quantum Cryptography,PQC)开展了标准化进程。Leighton-Micali签名(Leighton-Micali signature,LMS)是一种基于哈希的后量子签名方案,其私钥和公钥尺寸都较小,且安全性已被充分研究。LMS被互联网工程小组(Internet Engineering Task Force,IETF)选为PQC签名协议的标准方案,同时被美国国家标准技术局(National Institute of Standardsand Technology,NIST)选为一种PQC过渡方案。然而,密钥生成过程中的效率低下,成为了LMS实际应用中的瓶颈。在本文中,我们首次对LMS进行基于FPGA的硬件实现与加速。首先,在不损失安全性的基础上,我们将LMS中的主要哈希函数由SHA2替换为SHA3函数。其次,我们设计了一个软硬件协同系统,将核心的哈希运算用硬件进行实现,该系统在消耗较少资源的前提下,可完成LMS协议的所有过程:密钥生成、签名与验证。该系统为物联网(Internet of things,IoT)场景下资源受限的LMS应用提供了参考。接着,我们提出了一个高速的密钥生成架构来加速LMS。该架构中具有可配置性,支持LMS的所有参数集,内部的哈希模块根据使用场景进行设计与部署,且并行度经过精心设计,以使得架构同时达到低延迟和高硬件利用率。此外,设计中的控制逻辑被设计为在适应不同参数集的情况下保持一定程度的恒定功率,以抵御功率分析攻击。该架构使用Verilog实现,并在Xilinx Zynq UltraScale+MPSoC ZCU104 FPGA平台上实验。实验结果表明,与在Intel (R) Core (TM) i7-6850K 3.60GHz CPU上启用多线程的目前较优软件实现相比,本文中的设计在不同参数配置下可实现55x~2091x的加速;与最新的各平台LMS工作相比,本文中设计可实现超过17x的加速;与相近方案的FPGA工作相比,本文中设计可实现约70x的加速。     

可撤销的高效格基代理签名

江明明等人在2014年提出的格上代理签名方案,不能提供代理授权的公开可验证性,且需要安全信道来传输授权信息。针对这一问题,引入授权证书,提供了代理授权的公开可验证性,解除了原方案对安全信道的依赖。同时,改变原方案的授权方式,将代理签名的签名操作次数从2次降到了1次,提高了方案效率。另外,改进方案还引入了一个撤销列表,实现了代理授权在有效期内的撤销功能。分析表明,相比较于江明明等人的方案,新方案从安全性和效率上,都有了较大的改进。     

线性模拟电路软故障建模与诊断策略

针对线性模拟电路软故障诊断问题,提出了一种新的基于解析模型的方法。该方法利用硬故障电压值,构建电路的阻抗-电压方程,以便计算线性模拟电路软故障时系统输出电压,从而形成用于软故障诊断的故障特征向量。该文首先讨论了电路阻抗参数连续变化时,单软故障建模和模拟电路可测性分析的基本结论;其次以多故障中最常见的双故障为例,亦给出了由阻抗-电压方程确立的软故障电压建模;最后形成了相应的故障定位定值策略。在交流信号激励下的例子电路中进行建模与诊断分析,结果表明,提出的软故障建模与诊断策略运行有效,结果准确。     

新的可证明安全的无证书代理盲签名

为满足实际应用中对于安全高效代理盲签名的需要,基于双线性对映射提出了一个新的无证书代理盲签名方案。方案中对相关参数进行预先计算,并作为系统公开参数发布,签名生成过程无须进行双线性对的运算,与现有同类算法比较,具有更高的计算效率,在实际应用中更具优势。在随机预言机模型和双线性Diffie-Hellman困难性假设下,证明了本文方案在两类攻击者适应性选择消息攻击和身份选择攻击下是存在不可伪造的。     

基于n次复合剩余的群签名方案

paillier密码体制是建立在n次复合剩余问题上的公钥密码体制,paillier在提出该公钥密码体制的同时也给出了基于paillier的数字签名方案。本文基于paillier的数字签名方案,提出了一种新的数字签名方案。与原有基于paillier的数字签名方案相比,新的签名方案的签名效率和安全性有了很大提高。基于该数字签名方案,本文设计了一种有效的群签名方案,并给出了安全性的证明。