高效真随机序列生成方法的研究

针对现有高质量随机序列生成方法的速度慢、效率低,无法满足信息安全系统需求等问题,提出了一种高效真随机序列生成方法。在此基础上设计了一个高效真随机序列生成系统,按照FIPS140-2标准中的规定对由该系统产生的随机序列的质量进行了测试和分析。说明该方法能快速产生具有高质量的、满足信息安全系统标准的高强度安全随机序列,可以广泛应用于各种信息安全系统中。目前,该方法已申请国家发明专利(申请号:200510018917.5)。     

基于可验证SM2门限算法的移动终端签名系统的设计与实现

随着移动互联网的快速崛起,移动终端作为重要的信息通信及数据载体,其在信息传输及处理过程中发挥了极大作用,但是移动终端密钥的使用、存储不安全性限制了其使用。因此本文在国密算法标准基础上,提出并实现了一种适用于移动终端的基于可验证SM2门限签名方案。该方案对密钥进行分散生成、存储,并在密钥生成、数字签名阶段采用验证公式对传递份额进行计算,保证了在移动端的数字签名的安全性,并通过性能测试,表明该系统具有良好的性能并满足签名算法的安全性要求。     

基于非对称密钥的移动网络密钥协商方案

在一个移动电子商务的解决方案中,尤其要注意加密数据的传送,应使用可靠、高效的加密算法实现安全的密钥管理协议。本文基于非对称密钥,提出基于非对称密钥的移动网络的密钥协商方案,具体分析模拟了该方案在实际移动商务环境中的通信过程,以及成员动态变化时密钥的更新过程。本方案有效的减少了冗余加密数据发送,使密钥更新延时更低,避免密钥过度更新而造成的网络拥塞,提高了密钥管理的安全和效率,适用于在实际移动商务环境中使用。     

基于身份的抗密钥泄露加密系统的设计与实现

1984年Shamir提出的基于身份的加密方案简化了公钥生成和分发的工作,解放了公钥证书,但该方案存在密钥托管、公钥撤销、执行效率等问题。针对这些问题,在VC＋＋6.0的环境下,有效利用PBC工程中定义的大数结构,在不依赖随机神谕模型的基础上,设计并实现了抗密钥泄露IBE加密系统。与其他加密系统相比,该系统计算效率更为高效,且支持接收者匿名。由于该加密系统拥有较好的防御入侵能力,在网络安全通信、web应用服务、电子商务、电子政务等方面存在着良好的应用前景。     

无线通信中基于量化隔离带的新型相位密钥生成方法

针对无线通信中利用物理层属性进行加密存在的密钥不一致以及密钥生成速率不高的问题,给出了一种基于信道量化隔离带的相位密钥生成新方法.利用相位均匀分布的属性,产生的密钥具有良好的随机性及均匀分布特性.利用信道量化隔离带的方法,在量化边界处设立隔离带,对产生误判概率较大的接收值进行删除,有效提高了生成的密钥一致性.仿真结果表明,该方法在提高密钥生成速率的同时确保了生成的密钥的准确性.     

移动自组网络组密钥管理框架

许多应用于军事、紧急救灾等场合的移动自组网络需要安全组通信支持,然而节点的移动性、链路不可靠以及多跳通信延迟等特点使移动自组网络的组密钥管理面临巨大的挑战。基于秘密共享机制和RSA非对称机密体制提出了一种新的移动自组网络组密钥管理框架DGKMF,该框架具有不依赖网络拓扑结构、组密钥局部生成以及有效维护组密钥的一致性的特点。模拟实验表明,DGKMF在组密钥更新成功率和延迟等方面均优于其他协议和算法。     

一种移动互联网络匿名认证协议

针对移动互联网络安全性的匿名需求,论文在基于身份的公钥系统的基础上,设计了一个双向匿名认证协议,该协议提出移动互联网络通信中的匿名身份认证和密钥协商方案,实现了通信双方的相互认证,并使移动网络向移动用户提供匿名服务,保护用户身份信息,分析表明协议具有很强的匿名性,而且高效可行,满足移动互联网络匿名性的安全需求。     

不同环境下无线信道密钥生成性能研究

在无线通信物理层安全的研究中,通信双方的信道具有很好的短时互易性,可以从无线信道中提取出相似的信道特征并生成一致的密钥.该技术可以利用无线信道天然的随机性为无线通信系统实时的分配对称密钥.本文利用通用软件无线电平台(USRP)设计并实现了实时的无线信道密钥生成系统.基于设计的无线密钥生成系统,本文在室内房间、室内走廊、空旷室外三种不同场景中的终端固定、终端移动以及人员走动三种不同信道环境下长时间测量了无线信道并生成了密钥.通过分析合法通信双方和窃听者信道状态信息(CSI)的互易性、CSI信息泄露率、CSI随机性、密钥随机性四个指标,详细分析了不同场景及环境下无线信道密钥生成技术的安全性与可靠性.通过实验表明,空旷室外信道随机性最高,室内走廊随机性其次,室内房间随机性最低.此外,周围环境变化愈快,信道随机性愈高.通过选择合适的密钥生成参数,都可以在不同的场景及环境下生成满足随机性要求的密钥.     

高效的标准模型下基于身份认证密钥协商协议

在Waters的基于身份加密方案的基础上提出了一种高效的基于身份认证密钥协商协议,并在标准模型下证明了该协议的安全性.与目前已有的同类协议相比,该协议具有更高的效率和更弱的安全假设,并具有已知密钥安全和前向安全性等安全性质,同时能够抵抗未知密钥共享和密钥泄露伪装攻击.在该协议基础上,构造了防止用户密钥生成中心获取会话密钥的协议,以满足需要防止密钥托管的应用需求,并采用安全的消息认证码算法为该协议增加了密钥确认过程.     

一种多级变参数混沌系统的图像加密研究

针对一维离散单混沌系统在计算机有限精度下存在的退化问题,提出了一种在生成混沌信号的过程中参数随机变化的混沌伪随机序列产生方法,基于该方法构建的混沌系统较单混沌系统具有伪随机序列周期大,密钥数量多,密钥空间大等优势,所产生的密码具有更高的安全性能。而且基于该伪随机序列产生方法,还提出了一种新的图像加密算法。仿真分析证明,该图像加密算法原理简单、安全性高、便于软硬件实现。     

一种基于可信计算平台的无线传感器网络标识密钥更新方法

针对无线传感器网络使用标识密码的密钥更新问题,设计了一种以可信计算平台为密钥生成中心,利用单向函数构造随机数池的高效密钥更新方案,使得传感器节点既能对密钥更新消息进行验证,又不至于引起过多的网络通信。为保证通信密钥的安全性,使用可信计算平台作为密钥生成中心,保证了密钥源头的安全。密钥更新时,利用可信计算平台的特性对其平台配置情况进行验证,来判断其所发出的消息和密钥的真实性与完整性。利用单向函数产生随机数池,一方面使得传感器节点可以验证消息的真实性,另一方面可以抵抗重放攻击。     

标准模型下高效的代理签名方案

代理签名方案允许原始签名者将自己的签名权力授权给代理签名者,使得代理签名者能够代表原始签名者对消息进行签名。提出了一个新的标准模型下可证安全的代理签名方案,其安全性基于q-强Diffie-Hellman困难问题,证明了该方案在标准模型下能够抵抗适应性选择消息攻击下的存在性伪造。与已有的方案进行比较,提出的方案需要较少的公共参数,实现了紧凑的安全归约,并且在密钥生成、标准签名、授权生成、代理签名生成等阶段具有较高的效率。     

基于NTRU的单向抗合谋代理重加密方案

代理重加密方案中,一个半可信的代理使用重加密密钥将授权者公钥加密的密文转换成可用被授权者私钥解密的密文. Nunez等人首次提出了基于NTRU的代理重加密方案,但该方案是可以双向重加密的,且不能抗合谋攻击.本文设计一种新的重加密密钥生成算法,使得代理者不能与授权者或被授权者合谋获得另外一方的私钥,给出了基于NTRU的高效且能抗合谋攻击的代理重加密方案,支持单向重加密,并支持多跳性,并给出方案的详细设计和安全性证明.     

一种基于大数分解问题的随机密钥认证方案及其应用

基于大数分解问题的困难性，给出了一种随机密钥认证的设计方案，方案包括系统初建、用户私钥产生、随机密钥生产，随机密钥认证，安全性分析，并介绍了该方案的一些典型用途。     

可证安全的基于证书部分盲签名方案

为有效保护签名者的合法权益,防止盲签名的非法使用,解决传统公钥密码系统所存在的证书管理和使用代价高昂等问题,应用双线性映射,结合基于证书公钥密码体制和部分盲签名系统,提出一类基于证书的部分盲签名方案,包括基于证书部分盲签名的形式化定义及其安全性定义,并构造一个具体的基于证书的部分盲签名方案。在随机预言机模型下,基于计算DiffieHellman困难性假设,证明该方案的安全性,结果表明,该方案简化了基于传统公钥系统部分盲签名中证书的发布、存储与管理,并解决了基于身份部分盲签名系统中的密钥托管问题。     

可安全抵抗中间攻击的认证密钥交换

提出一种基于身份认证的密钥交换新方案,其安全性是同时基于离散对数和大整数分解难问题的。在进行密钥交换时,该方案能同时实现通信双方的身份认证和交换密钥的一致性认证,有效地抵抗冒名者的中间攻击和入侵者的重放攻击,提高了密钥交换的安全性和可靠性。特别是,该方案的交换密钥具有随机性,克服了Diffie-Hellman方案中交换密钥固定不变的弱点;通信双方一旦发现当前交换密钥泄露,可生成一个新的交换密钥,而不需修改系统的任何公开数据和用户的密钥。     

一种可证安全无对运算的签密方案分析与改进

近期,Chen等人提出了无对运算的无证书签密方案,通过加解密双方私钥和公钥相结合生成密文加密密钥,并在随机预言机模型下证明了该方案满足适应性选择密文攻击下不可区分性和适应性选择消息攻击下不可伪造性。对Chen方案进行安全分析,发现其方案在选择明文攻击下存在密钥泄露和不能抵抗恶意KGC的不可伪造性攻击问题。由此,基于椭圆曲线群上计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题提出了新的无证书签密方案。新方案避免了原方案的密钥泄露等安全问题。在保证安全性的前提下,新方案运行效率未降低。     

基于Brands体制的强不可伪造电子货币系统

针对Brands电子支付体制在电子货币被重复使用时所存在的安全漏洞,即获取同一电子货币不同支付信息的攻击者可以以用户的身份重复使用该货币,通过引入知识的零知识证明以及概率加密等工具,提出了一个新的公正电子货币系统的设计方案,实现了在货币被重复使用时的强不可伪造性。同时该系统即使在银行或用户密钥被泄露时,仍然可以保证整个系统的安全性。其安全性基于随机Oracle模型和限制性盲签名假设。     

高效可证安全的基于证书数字签名方案

基于证书公钥密码系统是近年来提出的一种新型公钥密码体制,它结合了传统公钥密码体制和基于身份密码体制的优点,克服了其存在的问题。利用双线性映射,提出了一个基于证书的数字签名方案,在随机预言机模型下给出了严格的安全证明。方案的安全性基于q强Diffie-Hellman问题和扩展的逆计算Diffie-Hellman问题的困难性。分析表明,所构造的新方案满足正确性和存在不可伪造性,具有较高的安全性,不仅简化了证书管理过程,克服了密钥托管问题,而且方案的整体性能比较高。     

一种mIBS方案的分析与改进

魏松杰等人提出一种基于安全仲裁SEM（security mediator）的mIBS（identity based signature）方案,利用SEM节点实现用户身份实时撤销。mIBS方案中,SEM持有部分用户私钥,与签名者共同完成签名。对mIBS方案进行了安全性分析,发现该方案存在严重安全缺陷,并给出一个具体的攻击实例。在攻击实例中,签名者通过与SEM的一次正常签名交互,窃取SEM持有的部分私钥,进而绕开SEM单独实施签名,使得SEM失效。提出一种改进的mIBS方案（记为mIBSG）,对SEM持有的部分私钥增加了随机性保护。进一步,建立了mIBS方案安全模型mEUF-CMIA（existential unforgeability under adaptive chosen message and identity attacks）,重点讨论了其敌手模型。除传统IBS敌手外,mEUF-CMIA模型定义第二种类型敌手模拟一个恶意但合法的签名者,通过访问随机预言机,在没有SEM参与的情况下独立产生签名。在mEUF-CMIA模型下,mIBSG方案的不可伪造性被归约为求解循环群上的CDH问题。对比分析表明,mIBSG方案以较小的计算代价实现了可证明安全性。mIBSG方案可用于构建基于IBC的跨域认证系统。