非完美信道估计条件下多比特量化无线密钥生成性能分析

针对无线密钥生成过程中的信道估计误差导致信道测量参数互易性差,严重影响通信双方生成密钥一致性的问题,提出了非完美信道估计条件下多比特量化无线密钥生成方案。首先,建立信道估计误差模型,研究非完美信道估计对无线密钥生成的影响,然后设计添加保护带的多比特密钥量化器,通过优化量化参数改善无线密钥性能。推导得到了密钥不一致率（KDR）和有效密钥速率（EKGR）的闭式表达结果,并揭示了导频信号功率、量化阶数和保护带与以上两个密钥性能指标的关系。仿真结果表明：增大发送导频功率可以有效降低密钥不一致率,提高量化阶数可以提升密钥生成速率但KDR也随之升高,增大量化阶数同时选择合适的保护带大小可以有效降低KDR。     

基于细粒度极化的隐蔽密钥分发方案

针对现有密钥分发协议在水声信道环境下的信息泄露问题，提出了一种基于细粒度极化的隐蔽密钥分发（Covert Secret-key distribution based on Fine-grained Polarization,CSFP）方案.首先，采用一致最大功效检验方法建立敌手模型，并给出隐蔽密钥分发方案的形式化定义.考虑到水声信道的非对称性和衰落效应，根据注水原理推导出信息传输速率达到香农极限时最优码字符号分布对应的带宽以及信道容量，并利用莱布尼兹积分法则和黎曼积分的保号性推导出信道容量与信道增益的函数关系，通过计算水声信道增益对极化子信道的容量进行排序实现极化码的码字构造，确保信息传输速率达到香农极限.其次，对信息比特索引集合进行细粒度极化，采用链式结构将多个消息块依次链接实现信息比特索引序列的对齐，设计出多轮通信下隐蔽密钥分发的编码和解码算法，利用合法发送方和接收方共享的随机种子对首轮传输的消息块进行初始化，并从当前生成的密钥中提取出随机种子对后续消息块进行随机化，确保密钥分发过程的隐蔽性.最后，通过信息理论证明了CSFP方案的可靠性、随机性、保密性和隐蔽性，利用最大熵原理推导出...     

前向放大中继MIMO系统的Grassmannian波束成型

文章给出了多输入多输出前向中继信道的最佳发送、接收波束,以及中继权重矩阵。在考虑直达径的情况下,分别给出了非量化方案、量化方案以及改进的量化方案,这种方案只需要相当少的反馈比特数,但是系统性能的下降完全可以忽略不计,最后,我们对量化和改进的量化方案进行了合理的改进。     

基于Cluster态的可验证多方量子密钥协商方案

基于四量子比特Cluster态,提出一种可验证多方量子密钥协商方案.方案允许每次由两个参与者利用自己的子密钥分别在每个四量子比特Cluster态的两个粒子上执行X运算,并对转换后的Cluster态执行延迟测量,这保证了每个参与者对协商密钥的贡献相等.提出的方案使用相互无偏基粒子作为诱饵粒子,并且利用对称二元多项式的一对函数值对这些诱饵粒子执行酉运算,不仅可以进行窃听检验,而且还能进行参与者之间的身份验证.本方案适用于任意大于2的参与者人数.安全性分析表明,提出的方案能够抵抗外部攻击及参与者攻击.与现有的多方密钥协商方案相比,该方案不仅在诱饵粒子的使用上有优势,同时具有较高的量子比特效率.     

面向无人机空地通信的无线信道密钥生成技术研究

无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)部署为空中通信节点为地面用户提供服务是未来非常具有吸引力的通信手段,基于信道密钥生成的方式可用于解决无线通信的安全问题.但空地信道的信道特征在短时间内互易性不佳的特点,会导致信道密钥生成性能急剧下降.针对这一问题,本文针对无人机测控单载波频域均衡(signal carrier frequency-domain equalization, SC-FDE)通信体制,提出了一种基于信道频域响应幅度最大值位置变化的单比特信道特征量化方法设计,所提量化方法有效融合了信道频域响应的幅度和位置信息,降低了初始密钥的不一致率.进一步,基于此量化方法设计了一整套可应用于无人机测控通信的密钥生成方案.最后,利用Xilinx的ZYNQ平台,搭建实现了实时的测控信道密钥生成系统,验证了所提方案在无人机空地信道下的可行性和可靠性.特别地,基于搭建的无线信道密钥生成系统,在节点静止、运动等不同无人机空地通信场景下进行了外场测试.结果表明,在终端运动状态下生成的密钥可以通过NIST随机性测试,且其密钥生成速率达28 bps.     

基于四粒子W态的量子密钥分配协议

量子的纠缠特性可以有效并且安全地应用于量子秘钥分配协议。提出一个基于四粒子W态的密钥分配协议。利用量子W态在量子比特丢失后拥有较强鲁棒性的特点,通过使用不同的测量基把检测信道和生成密钥的粒子区分开来,经贝尔测量和与运算使通信双方生成一致的密钥。除了用于信道检测的粒子外,其余的粒子都参与了最后密钥的生成,使得粒子的利用率较高。最后,对提出的四粒子W态的密钥分配协议的安全性进行了分析。     

基于自适应量化信道信息的机会中继选择研究*

针对协同蜂窝网中基于发送量化信道状态信息的中继选择方案下,目的节点需要不停地获取所有中继处第一跳的信道信息而引起的系统开销问题,提出了一种基于自适应量化信道状态信息的机会中继选择方案。新方案下,仅在第一跳的瞬时信道条件高于预先设置的门限值时,各候选中继发送量化后的信道信息比特。仿真结果表明,改进方案在对系统性能影响不大的同时可以获得较高的比特利用率。同时,随着候选中继数从3增加至5时,中继点处设置的发送门限值可相应从0.267 1提升至0.575 6,这表明新方案具有较好的鲁棒性。     

LBlock 中间状态的代数表示及其侧信道攻击

LBlock是吴文玲和张蕾在ACNS2011上提出的轻量级分组密码,目前未见对该体制的公开的密码分析文章。用符号计算软件Mathematica7.0得到了LBlock第三轮输出的最低比特的代数表达式(以明文和主密钥比特为自变量)。该代数表达式只与8比特密钥和9比特明文有关,可以用于对LBlock在单比特泄露模型下的侧信道攻击。模拟实验表明,假设第三轮输出的最低比特泄露,则用8个已知明文,85%的概率下可以恢复6~7比特密钥。     

支持多比特加密的多密钥全同态加密体制

本文首先构造了一种支持多比特加密的全同态加密方案(以下简称MBGSW),该方案以李增鹏等人提出的一种支持多比特加密安全性基于DLWE的全同态加密体制为基础,通过修改其加密算法使之成为无CRS模型多比特全同态加密方案.然后运用LinkAlgo算法将单密钥密文扩展成多密钥密文,从而实现多密钥全同态加密(multi-key ...     

基于通用软件无线电外设的OFDM信道物理密钥量化分析

为了对比分析实测数据下单门限量化算法与双门限量化算法的性能差异，并通过优化量化参数改善物理密钥性能，采用通用软件无线电外设（USRP）搭建了正交频分复用（OFDM）系统，通过信道估计提取信道幅度特征作为密钥源（实测数据），从密钥一致性、密钥随机性和密钥剩余长度三个方面分析了两种量化算法的性能。基于实测数据得到了单门限量化和双门限量化下密钥一致性、密钥随机性和密钥剩余长度仿真结果。仿真结果表明：在单门限量化算法中，在给定密钥随机性约束下存在最优量化门限使得密钥不一致率最低；在双门限量化算法中，存在最优量化因子使得有效密钥长度最大化；结合Cascade密钥协商算法进行协商时，不同量化算法的密钥一致性与密钥生成速率存在折中关系。     

基于侧边协作系统的物理层密钥生成方案

传统侧边协作系统下用于生成密钥的信道特征值是协作信道与直接信道的乘积,这种方案的密钥生成速率较低。为提高密钥生成速率,提出利用两个独立信道的信道特征之和来生成密钥。在前两个时隙,合法通信双方通过信道探测,获得其直接信道的信道状态信息。在后两个时隙,合法双方分别获得各自与协作信道之间的信道状态信息。最后利用直接信道与协作信道的和作为随机密钥源。基于侧边协作系统,分两种情况介绍该方案：单个侧边协作节点,单个双向协作节点。仿真结果表明,该方案可以获得更高的密钥生成速率,并且随着SNR的增加,该方案泄露的信息量趋向于一个常数。     

基于分组秘密共享的(t,n)门限群签名体制

已有的门限群签名体制无法抵抗合谋攻击的原因,是群中任意t或更多个成员共享的秘密就是群密钥,所以群中任何一组成员合谋可以恢复群密钥,从而可以假冒其他小组生成有效的群签名,所以设计性能良好的门限签名被认为是open问题．该文给出了一种新的适用于(t,n)门限群签名的秘密共享方案称为分组秘密共享方案,群中任意t个成员共享一个秘密,而群秘密是所有组共享秘密的和．基于分组秘密共享方案设计了一类安全的可追查签名者身份的(t,n)门限群签名体制,部分成员合谋无法获得任何系统秘密参数,从而可以抵抗合谋攻击。     

一种多级门限密钥托管方案

基于ElGamal公钥体制和Shamir门限方法,设计了一个多级门限密钥托管方案,方案不仅能克服阈下攻击和监听机构权力过大的缺点,也可以验证用户私钥密钥片的正确性,并且能识别失效的托管代理。     

一个安全公钥广播加密方案

消息的发送者使用广播加密算法通过广播信道将消息发送给用户.公钥加密算法和追踪算法结合在一起,可构成一个公钥广播加密方案.提出了一个完全式公钥广播加密方案.在以往公钥广播加密方案中,消息发送中心替每个用户选择解密私钥,分配解密私钥.而在完全式公钥广播加密方案中,用户的解密私钥是由用户自己所选择的.用户可以随时加入或退出广播系统.当消息发送者发现非法用户时,不要求合法用户作任何改变,就能够很方便地取消这些非法用户.此外,证明了方案中加密算法在DDH假设和适应性选择密文攻击下是安全的.     

基于几何方法与二叉密钥树的群组密钥管理

目前越来越多的应用需要群组通信的模式.利用多维空间圆的几何性质设计了安全群组通信密钥管理方案,该方案分为用户注册、分配组密钥影子、成员计算组密钥等3个阶段.用户注册阶段使成员与群组管理器共享一个长期秘密;在分配组密钥影子阶段,群组管理器利用几何方法为成员分配组密钥影子;在成员计算组密钥阶段,成员通过公告牌上的公开信息与自己拥有的私有信息重构圆而获得组密钥.在简单群组密钥分配的基础上,建立二叉树结构的密钥树进行组密钥分配,其组密钥更新的计算代价从O(m)降低到O(log(m)),公开信息无需变化,无需安全信道,使方案具可有扩展性.     

基于群签名的安全电子拍卖方案

针对双线性映射的群签名方案问题,为提高拍卖效率及安全性,提出了一个新的基于群签名的安全电子拍卖方案。以双线性映射为工具,引入矢量空间秘密共享技术和阈下通道技术。采用矢量空间秘密共享机制保证投标者对所投价位的匿名性;通过阈下通道实现确认中标者的打开过程。分析表明方案在相同安全性的要求下,签名的公钥长度是独立的,且签名长度较短,适合于分布式大规模的网上拍卖,实验证明是一个安全有效的电子拍卖方案。     

A dynamic multiparty quantum direct secret sharing based on generalized GHZ states

This paper proposes a new dynamic multiparty quantum direct secret sharing (DQDSS) using mutually unbiased measurements based on generalized GHZ states. Without any unitary operations, an agent can obtain a shadow of the secret by simply performing a measurement on single photons. In the proposed scheme, multiple agents can be added or deleted and the shared secret need not be changed. Our DQDSS scheme has several advantages. The dealer is not required to retain any photons and can further share a predetermined key instead of a random key to the agents. Agents can update their shadows periodically, and the dealer does not need to be online. Furthermore, the proposed scheme can resist not only the existing attacks, but also cheating attacks from dishonest agents. Hence, compared to some famous DQSS schemes, the proposed scheme is more efficient and more practical. Finally, we establish a mathematical model about the efficiency and security of the scheme and perform simulation analyses with different parameters using MATLAB.     

无证书抗私钥泄漏的加密方案

针对大量的边信道攻击和冷启动攻击泄漏密码系统的秘密信息进而导致传统密码方案不安全的问题,提出了一种能在私钥泄漏情况下保持安全的无证书加密方案。基于q-ABDHE困难问题假设,从理论上证明了方案的安全性;通过提取器的使用实现了抗泄漏特性。理论分析表明提出的方案容许私钥的相对泄漏率可以达到1/8。     

基于成对生成策略的无线网络群密钥产生及其分析

使用无线信道的物理层信息在无线设备间生成私密密钥用于确保移动环境的安全, 如今受到了广泛关注。然而在现实环境中,在多个设备之间生成群密钥以确保群安全通信的问题仍然存在挑战。针对无线网络星型拓扑结构,提出一种基于中心节点成对生成策略的群密钥产生方案。相比于文献中提出的利用群内节点间的接收信号强度差分实现提取群密钥的方案,详细分析了它们各自能实现的群密钥容量并给出了数值计算结果。分析表明,提出的基于成对生成策略的群密钥产生方法在密钥率方面优于文献中的差分提取方案。     

基于ECC的可验证多秘密共享方案

在现有方案中,各参与者的子秘密由分发者选取,需要通过安全信道发送给各参与者,在秘密恢复时不具有可验证性。针对该问题,提出一种基于ECC的可验证多秘密共享方案。参与者的子秘密由各参与者自己选取,并且可以多次使用。分发者和参与者间不需要安全信道。在秘密恢复时,可以验证各参与者是否进行欺诈,并且一次可以共享多个秘密。