基于GPU的密码S盒代数性质评估方法

密码S盒即黑盒,作为对称密码算法中的非线性部件,其代数性质往往决定着密码算法的安全性能。差分均匀度、非线性度及透明阶作为衡量密码S盒安全性质的三个基本指标,分别刻画了S盒抵御差分密码分析、线性密码分析及差分功耗攻击的能力。当密码S盒输入尺寸较大（如S盒输入长度大于15比特）时在中央处理器（CPU）中的求解所需时间仍过长,甚至求解不可行。如何针对大尺寸输入密码S盒的代数性质进行快速评估是目前业界的研究热点。基于图形处理器（GPU）提出一种快速评估密码S盒代数性质的方法。该方法利用切片技术将内核函数拆分至多线程,并结合求解差分均匀度、非线性度及透明阶的特征提出优化方案,从而实现并行计算。测试结果表明,与基于CPU的实现环境相比,基于单块GPU的环境下的实现效率得到了显著的提升。具体来说,计算差分均匀度、非线性度及透明阶所花时间分别节省了90.28%、78.57%、60%,验证了该方法的有效性。     

基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA（Differential Power Analysis）攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒（SubBytes）的实现,该文将S盒中有限域GF（28）上的求逆转换到GF（24）和GF（22）上进行,有效实现了掩码防护。在该文的实现中,所有的中间结果均被随机掩码,证明了该文中AES算法实现能够抗DPA攻击,基于此掩码方案,给出了AES协处理器体系结构,设计实现128密钥的AES协处理器。在0.18μm工艺下,协处理器面积为0.298mm2 在100MHz频率下,加解密吞吐率达到了1.16Gbps。     

面向AES密码芯片的DPA攻击技术研究

给出针对AES密码芯片的DPA攻击实现方法,并基于Atmel-AES平台使用DPA攻击技术分析得到AES的密钥。证实AES算法面对DPA攻击时的脆弱性,同时也证明对AES芯片抗DPA攻击进行研究的必要性。     

AES算法的S盒分析及改进探讨

S盒是高级加密标准(AES)的唯一非线性部件,在很大程度上决定着AES的安全性.我们首先简要分析AES算法的S盒构、建原理;然后提出一种构造动态S盒的方法,详细地分析了该动态S盒的主要代数特征:平衡性、线性特征、差分特征、代数表达式,等等.实验结果表明,动态S盒技术可以改进并提高AES算法的安全.     

一种抗DPA及HO-DPA攻击的AES算法实现技术

对Akkar提出的基于随机掩码的AES(Advanced Encryption Standard)算法实现技术进行了安全性分析,指出了可行的DPA(differential power analysis)及HO-DPA(high order DPA)攻击.在此基础上,提出了AES算法的一种改进实现技术,其核心是用不同的随机量对密码运算过程中的中间结果进行掩码,以消除AES算法实现中可被功耗攻击的漏洞.在各随机量相互独立且服从均匀分布的前提下,进一步证明了改进的实现技术能够有效抗DPA及HO-DPA攻击;给出了改进实现中所需的大量随机量的产生技术.与其他典型防护技术相比,改进的AES算法实现以一定的芯片面积开销获得了高安全性.     

基于AES和DES算法的可重构S盒硬件实现

密码芯片的可重构性不仅可以提高安全性，而且可以提高芯片适应性．S盒是很多密码算法中的重要部件，其可重构性对密码芯片的可重构性有重大影响．文章在分析AES和DES算法中S盒硬件实现方法的基础上，利用硬件复用和重构的概念和相关技术，提出了一种可重构S盒（RC-S）结构及其实现方法．实验结果表明RC-S可用于AES算法和DES的硬件实现．基于RC-S的AES、DES密码模块规模分别是AES、DES模块的0．81／1．13，性能分别是DES／AES的0．79／0．94．     

AES布尔函数Walsh谱分析

高级加密标准算法Rijndael的设计初衷是抵抗差分攻击并口线性攻击等现有攻击。本文从另一个角度--布尔函数出发，利用Walsh谱理论，分析AES的S盒的线性性、非线性性、严格雪崩特性、扩散特性并口相关免疫性等密码性质，从理论上揭示AES的S盒的安全性。     

一种改善双射S盒非线性度的方法

S盒是分组密码中重要的非线性部件,S盒的密码性质直接影响了密码算法的安全性,一个好的S盒要求有较高的非线性度。William Millan曾给出一个能改善双射S盒非线性度的Hill Climbing算法,它通过交换S盒的两个输出向量来提高S盒的非线性度直到非线性度达到一个局部最优值,本文在此基础上研究了如何同时改变S盒的四个输出向量的位置来更大程度的提高S盒的非线性度。     

AES算法中基于流水线的可逆S盒设计与实现

AES中S盒是一个非线性的字节代替变换,在AES算法中占有较大的比重,也是整个AES加解密硬件实现的关键模块.分析基于费马定理的正逆S盒算法原理及特点,使用Verilog HDL设计可逆S盒电路,通过FPGA实现正逆S盒运算.电路引入可装配的流水线结构,设计一种小规模、快速的可逆S盒运算电路,既可实现正S盒运算,又可实现逆S盒运算,加速S盒运算的过程,减小AES加解密电路的规模,对AES算法的硬件实现具有实际价值.     

一种快速求解密码S盒差分均匀度下界的新方法

密码S盒是对称密码算法的核心部件，其代数性质通常决定着密码算法整体的安全强度.密码S盒的差分均匀度是度量其抵御差分密码分析的能力.对于n比特输入及n比特输出的密码S盒，传统求解其差分均匀度的方法需要大约O(2³ⁿ)次运算；而当n较大时(比如n>15),因搜索空间较大，从而导致花销时间太长(甚至计算不可行)等问题.如何快速判定(大状态)密码S盒的差分均匀度是目前的研究难点之一.本文基于密码S盒的循环差分特性，提出了一种求解其差分均匀度下界的新方法：通过统计循环差分对出现的次数，快速评估其解存在的个数，并由此给出密码S盒差分均匀度的下界.该方法所需的时间复杂度仅为O(2ⁿ)次运算.实验结果证实：对于4比特、5比特、7比特、8比特、9比特及多个16比特的S盒，利用该求解算法捕获的差分均匀度下界与真实的差分均匀度值是完全一致的.特别地，针对PRESENT、Keccak、MISTY-7、AES、MISTY-9、NBC及其变体使用的密码S盒，该方法求解其差分均匀度下界时所花销的时间均比传统算法节省82%以上.该方法为进一步评估大状态密码S盒的代数性...     

基于果蝇优化算法的小波域数字水印算法

为了平衡水印的透明性和鲁棒性,提出了基于果蝇优化算法(FOA)的小波域数字水印算法。该算法利用果蝇优化算法将离散小波变换(DWT)应用到水印技术中,通过群体智能算法解决水印的透明性和鲁棒性之间的矛盾。为了保护数字图像的版权信息,将所选择的原始图像通过二维离散小波变换分解,然后将经过Arnold变换后的水印图像较优地嵌入到小波的垂直子带系数中,这样可以保证图像的质量。在优化过程中,缩放因子是通过FOA不断地被训练和更新的。此外,还提出一个新的算法框架,通过DWT域预测可行性来评估参数。实验结果表明,所提算法具有较高的透明性和鲁棒性,水印相似度在0.95以上,与现有的一些基于群智能算法的水印方法相比,在对抗旋转和剪切等几何攻击提高了10%。     

Human-Swarm-Teaming Transparency and Trust Architecture

Transparency is a widely used but poorly defined term within the explainable artificial intelligence literature. This is due, in part, to the lack of an agreed definition and the overlap between the connected — sometimes used synonymously — concepts of interpretability and explainability. We assert that transparency is the overarching concept, with the tenets of interpretability, explainability, and predictability subordinate. We draw on a portfolio of definitions for each of these distinct concepts to propose a human-swarm-teaming transparency and trust architecture (HST3-Architecture). The architecture reinforces transparency as a key contributor towards situation awareness, and consequently as an enabler for effective trustworthy human-swarm teaming (HST).      

采用DFT域嵌入的全息水印方法

研究了基于计算数字全息的数字水印技术,针对水印的稳健性与不可见性的矛盾,提出了一种基于离散傅立叶变换域嵌入二值全息图的数字水印算法,并进行了计算机仿真实验.本算法首先生成二值水印图像的傅立叶全息图并进行二值化,再对载体图像进行傅立叶变换,将二值化的全息图嵌入到载体图像傅立叶变换幅度谱中.使用该方法嵌入的水印具有良好的不...     

DRSP--一种高效可靠的MA定位协议

在MA系统中,为了使参与的MA更好地进行协作,以及使移动的MA可以准确快速地被找到,一个动态MA定位协议是必不可少的。它不仅要满足传统分布式系统的透明、可规划和有效等特性,还要满足MA系统中保持MA环境的连续一致要求。本文提出的DRSP是一个具有以上特征的MA定位协议,不仅给出了具体的协议内容,而且通过一个具体的搜索程序证明了DRSP的连续性和一致性。 更多还原     

一种提高基于线绳的力反馈设备显示阻抗范围的方法

提出一种通过动态调整线绳预紧力提高基于线绳的力反馈设备显示阻抗范围的方法．介绍了基于线绳的力反馈设备的基本结构, 从能量耗散的角度分析了线绳张力对设备显示高刚度虚拟物体时稳定性的影响,并分析线绳预紧力与力觉交互透明性之间的关系． 为同时满足稳定性和透明性的要求,根据设备操作末端与虚拟物体的接触状态,对线绳的预紧力进行动态调整．实验结果表明, 该方法能够在保持设备透明性的同时,有效提高其稳定性,从而提高设备显示的阻抗范围．     

Increasing Transparency in Algorithmic- Decision-Making with Explainable AI

Systems that can autonomously make decisions based on artificial intelligence are becoming ubiquitous. These decisions can affect sensitive areas in our daily life. For example, the price of goods in e-commerce transactions (e.g., via dynamic pricing), or the credit rating of customers (e.g., via automatic credit scoring). The need for more transparency of algorithmic-decision-making (ADM) is not only moving into the focus of lawmakers, but it is also desirable from an engineering perspective. This brief paper investigates different levels of transparency in ADM, and discusses how and to which degree auditing and testing can increase transparency of ADM.     

Order‐Independent Transparency for Programmable Deferred Shading Pipelines

In this paper, we present a flexible and efficient approach for the integration of order‐independent transparency into a deferred shading pipeline. The intermediate buffers for storing fragments to be shaded are extended with a dynamic and memory‐efficient storage for transparent fragments. The transparency of an object is not fixed and remains programmable until fragment processing, which allows for the implementation of advanced materials effects, interaction techniques or adaptive fade‐outs. Traversing costs for shading the transparent fragments are greatly reduced by introducing a tile‐based light‐culling pass. During deferred shading, opaque and transparent fragments are shaded and composited in front‐to‐back order using the retrieved lighting information and a physically‐based shading model. In addition, we discuss various configurations of the system and further enhancements. Our results show that the system performs at interactive frame rates even for complex scenarios.     

基于小波掩模的自适应图像SVD水印算法

基于小波掩模给出了一种奇异值分解盲水印算法,算法自适应于图像特征。算法用重要小波系数确定不同图像特征对应的量化步长,以达到最大化水印嵌入强度的目的,在透明性和鲁棒性之间实现了较好的平衡。实验结果表明,对于常见的图像处理操作均有较好的鲁棒性。