PRESENT轻量级密码的中间相遇统计故障分析

PRESENT算法是于2007年在国际密码硬件与嵌入式系统会议提出的一种轻量级分组密码,2012年成为国际轻量级算法标准ISO/IEC-29192-2,适用于物联网中射频识别标签、网络传感器、智能卡等设备的数据保护.本文结合PRESENT密码的设计结构和实现特点,基于统计分析和中间相遇分析策略,提出了一种中间相遇统计故障分析方法,设计了皮尔逊相关系数-汉明重量、库尔贝克莱布勒散度-汉明重量区分器和杰卡德相似系数-汉明重量-极大似然估计等区分器,可以分别破译PRESENT密码全部版本的80比特和128比特原始密钥.该方法攻击轮数更深,故障数和耗时更少,有效地扩展了攻击范围,提升了攻击能力.结果表明,中间相遇统计故障分析对PRESENT密码构成了严重威胁.该研究为轻量级密码的实现安全研究提供了有价值的参考.     

轻量级密码算法Piccolo的统计故障分析

Piccolo算法是于2011年CHES会议上提出的一种轻量级分组密码算法,用于物联网环境中保护RFID、传感器、智能卡等电子设备的通信安全.目前国内外安全性分析研究集中在该算法的已知明文攻击和选择明文攻击,在攻击者能力最弱条件下的唯密文攻击尚无相关研究.文中提出了统计故障分析下Piccolo密码的安全性,即在唯密文条件下,使用SEI、HW、ML、GF、MAP、GF-SEI、GF-ML、ML-SEI、ML-MAP、MM-HW及MM-HW-ML等一系列区分器,恢复Piccolo密码的主密钥.实验结果表明,Piccolo算法不能抵御统计故障分析的攻击,文中提出的新型区分器ML-MAP、MM-HW和MM-HW-ML仅需164和262个故障,可以分别恢复出80比特和128比特主密钥,有效地减少了故障数,并提升了攻击效率.该结果为物联网环境中轻量级密码的安全设计与实现提供有价值的参考.     

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.     

基于中间层的可扩展学习索引技术

在大数据与云计算时代,数据访问速度是衡量大规模存储系统性能的一个重要指标.因此,如何设计一种轻量、高效的数据索引结构,从而满足系统高吞吐率、低内存占用的需求,是当前数据库领域的研究热点之一.Kraska等人提出使用机器学习模型代替传统的B树索引,并在真实数据集上取得了不错的效果,但其提出的模型假设工作负载是静态的、只读的,对于索引更新问题没有提出很好的解决办法.提出了基于中间层的可扩展的学习索引模型Dabble,用来解决索引更新引发的模型重训练问题.首先,Dabble模型利用K-Means聚类算法将数据集划分为K个区域,并训练K个神经网络分别学习不同区域的数据分布.在模型训练阶段,创新性地把数据的访问热点信息融入到神经网络中,从而提高模型对热点数据的预测精度.在数据插入时,借鉴了LSM树延迟更新的思想,提高了数据写入速度.在索引更新阶段,提出一种基于中间层的机制将模型解耦,从而缓解由于数据插入带来的模型更新问题.分别在Lognormal数据集以及Weblogs数据集上进行实验验证,结果表明,与当前先进的方法相比,Dabble模型在查询以及索引更新方面都取得了非常好的效果.     

Saturnin-Short轻量级认证加密算法的统计无效故障分析

面向随机单字节故障模型和唯密文攻击假设,提出了一种针对Saturnin-Short算法的统计无效故障分析方法。该方法基于统计分布和无效状态分析,通过结合故障注入前后中间状态的变化,设计并采用了概率对称卡方-极大似然估计和调和中项-汉明重量新型区分器,最少仅需1 097个无效故障并以不低于99%的成功率恢复Saturnin-Short算法的256bit原始密钥。实验分析表明,所提区分器不仅降低了故障注入数,而且减少了攻击时间和复杂度。因此,Saturnin-Short算法不能抵抗统计无效故障分析的攻击。研究结果为其他轻量级认证加密算法的安全性分析提供了重要参考。     

区块链即服务:下一个云服务前沿

区块链的本质是分布式账本.它作为比特币的底层技术日益被熟知,具有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性的特点.区块链即服务(blockchain as a service)则是把区块链当作基础设施,并在其上搭建各种满足普通用户需求的应用,向用户提供服务.区块链即服务已成为云计算领域的研究重点.研究了区块链即服务最新的技术发展状况,结合行业研究和企业实践探索,对区块链即服务的架构以及各模块功能进行了概要设计说明,为区块链即服务的发展提供了通用架构模型.另外,分析了结合区块链即服务的云计算相关技术特点,并给出了可能的攻击模型.最后,结合行业区块链即服务的应用,对区块链即服务的技术前景进行了展望.     

基于格的群签名方案

提出了对亚洲密码学会2010给出的一个基于格的群签名方案的攻击,表明了已有的群签名不能防止陷害攻击,不诚实的群管理员可以得到所有群成员的签名秘钥进而伪造出所有群成员的合法签名.该方案也不能灵活有效地增删群成员,每新增一个群成员,系统需要更新系统公钥和所有群成员的签名密钥,计算量大,效率低,同时该方案也未给出有效删除群成员的方法,不适用于实际中的动态群.基于格上最近向量问题的困难性,利用统计零知识证明,同时引入时间参数,给出了一种改进方案,新方案可以有效抵御陷害攻击,能够实现动态增加或删除群成员,且效率更高,实用性更强.     

面向动态可重构系统的低能耗调度算法

本文主要研究了动态可重构系统的能耗最优化问题,提出了一种基于蚁群算法的低能耗调度算法(ASR).该算法以蚁群算法的概率状态转移规则为中心,通过设计合理的启发函数(即任务放置策略)达到最小化系统能耗目的.通过实验模拟,与蛮力算法比较后发现,采用提出的ASR调度算法,不仅使得系统损失的总能耗比最优能耗高3%,而且算法复杂度低,运行速度快.     

一种高效有向无线充电器的布置算法

传统的传感器节点通常采用电池供电,有限的电池能量限制了传感器网络整体的寿命.无线能量传输技术可将能量以无线方式从充电器发送至传感器,从而可以彻底解决这一问题.无线可充电传感网中的一个重要问题是无线充电器的布置问题,即,如何有效地布置充电器,使得传感器网络的整体充电效用最大化.已有的工作主要考虑的是全向充电器的布置问题,且充电器可布置的位置受限,如只能布置在三角形顶点或网格中的格点处,因此具有相当的局限性.首次考虑了有向充电器的一般布置问题,即,充电器充电区域为扇形,并且充电器可布置在区域内任何位置处,其朝向可任意调节.另外,首次基于实测数据建立了有向充电器的充电模型,并提出一系列创新方法将问题进行转化,设计了一种近似比为(1-1/e)/(1+e)的高效算法——CDG(charger deployment-greedy)算法来解决这一问题.仿真实验结果说明了CDG算法的有效性.与其他提出的两种随机算法相比,CDG算法的性能分别提升了将近300%和100%.