基于Grover量子搜索算法和量子计数的BLAKE算法安全性分析

从量子计算的角度考虑,本文结合Grover量子搜索算法与量子计数思想,提出一种搜索Hash碰撞的量子搜索模型,给出量子计数方法分析Hash碰撞的量子线路图,针对典型Hash函数BLAKE算法给出相应的量子黑箱线路设计,并对本文提出的方法进行了简要的性能分析.     

SHA-3候选算法Keccak的Matlab设计与实现

由KIST发起的新一代Hash函数标准SHA-3的全球公开征集过程目前已进入最后一轮筛选,Kcccak是进入最后一轮的J个候选者之一。介绍了Keccak算法及特点,给出了一种基于Matlab、带有图形界面GUI的Keccak程序设计与实现过程。本程序既可用于实际的Keccak Hash值运算,最重要的是为Keccak的教学与研究提供了一个方便直观的工具。     

BLAKE算法的硬件实现研究

随着对MD5和SHA1攻击方法的提出,美国国家标准技术研究所(NIST)组织启动了SHA-3的征集计划,目前已进入第3轮.BLAKE算法进入了最后一轮竞赛,文中首先综述了BLAKE算法从提交到目前为止在硬件评估方面的状况.在此基础上优化了BLAKE压缩函数在FPGA上实现的关键路径,并在FPGA平台上实现了BLAKE算法.和现有的BLAKE算法在FPGA上实现的吞吐率相比,文中实现结构的吞吐率又有提升.     

BLAKE-32的自由起始原象攻击

SHA-3第二轮候选算法BLAKE采用局部宽管道技术和改进的MD迭代结构,其内核为Chacha密码算法的内核,该算法的安全性还未得到证明。通过分析BLAKE算法的结构及其消息置换特征,首次采用分段—连接技术对其进行了3轮的自由起始原象攻击。结果表明,消息置换的设计存在缺陷,而且这一设计缺陷影响了BLAKE算法的安全性。     

高性能BLAKE算法研究及其FPGA实现

BLAKE算法是基于ChaCha流密码和采用标准HAIFA迭代模式的SHA-3候选算法之一。针对现有BLAKE算法对于循环单元中G函数模型的研究少,且没有考虑硬件代价及实现结果等问题,提出可重构的设计思想,在FPGA上实现了BLAKE算法循环单元的三种G函数模式。在Xilinx Virtex-5 FPGA上的实现结果表明,在不影响性能的前提下,本方案可重构后的面积比分别实现的面积总和减少了58%。     

基于Hash表的关联规则挖掘算法的改进

经典的Apriori算法在大项目集的挖掘过程中因为重复搜索导致效率低下。提出一种改进的Hash表结构应用于DHP算法中的项目集存放,定义新的Hash函数确定项目集的存放地址,并基于新的Hash表结构,以并行挖掘的方式优化关联规则算法的剪枝过程。实验结果表明,与Apriori算法相比,文中的方法可以更好地节省存储空间,提高挖掘效率。     

基于Hash表的关联规则挖掘算法的改进

经典的Apriori算法在大项目集的挖掘过程中因为重复搜索导致效率低下。提出一种改进的Hash表结构应用于DHP算法中的项目集存放,定义新的Hash函数确定项目集的存放地址,并基于新的Hash表结构,以并行挖掘的方式优化关联规则算法的剪枝过程。实验结果表明,与Apriori算法相比,文中的方法可以更好地节省存储空间,提高挖掘效率。     

混沌数字签名算法与安全性分析

结合混沌系统与RSA数字签名技术的设计方法,提出了一种基于类Hénon混沌映射的数字签名方案.该方案用混沌Hash函数代替传统的Hash函数,这种混沌Hash函数具有不可逆性、防伪性、初值敏感性,而且充分利用了混沌系统对初始条件的敏感性和迭代过程的单向性,使得Hash结果的每一比特都与明文有着敏感和复杂的关系.这样的Hash函数在混乱和散布性质上更加安全,抵抗攻击的能力更强,有较高的抗碰撞能力.     

基于身份的卡梅隆数字签名方案

卡梅隆签名是一种非交互式的数字签名,其使用的Hash函数是一种特殊的陷门单向Hash函数——卡梅隆Hash。卡梅隆数字签名具有不可传递性和不可否认性等优点。该文利用基于身份和双线性对的签名方案,结合卡梅隆Hash函数,构造了基于身份的卡梅隆数字签名方案。与传统的卡梅隆方案相比,该方案中公开Hash密钥的所有者无须恢复相应的私钥,且是指定验证者的方案。     

BLAKE抗线性化差分分析安全性研究

基于模加、循环及异或运算的系统(ARX系统)通常被认为是设计密码算法的重要基础。在SHA-3第二轮候选算法中,BLAKE等杂凑函数基于该系统设计。通过对BLAKE-32中的模加运算进行线性化,分析了初始差分在各轮运算过程中的扩散情况,得出了初始状态字存在差分时各轮运算中差分的扩散特征。在此基拙上,研究了多次加法运算的线性化逼近概率,并分析了线性化逼近方法对分析算法的有效性。研究表明,线性化情况下,部分初始差分字在BLAKE-32中的扩散效果并不理想,可以将BLAKE算法局部线性化后进行差分攻击。     

SM3哈希算法的硬件实现与研究

随着信息社会的进一步发展,哈希算法作为保护信息完整性的重要密码算法,它的应用越来越广泛。美国NIST组织已经顺利完成了哈希算法标准SHA0,SHA1和SHA2的征集工作,并且SHA-3的征集工作将于2012年结束。SM3作为国内商业应用中的国家标准哈希算法,于2010年12月公开。本文在硬件平台FPGA上实现了高吞吐率的SM3,经过优化处理SM3在Xilinxv5平台上的吞吐率可以达到1．5Gbps左右,并且就SM3在FPGA上的效率和SHA1,SHA2以及SHA-3的候选算法BLAKE在FPGA平台上的效率做了比较和分析。     

基于二叉树的反向Hash链遍历

提出了一种反向Hash链遍历的时间、空间复杂度优化算法.采用堆栈操作实现了高效的反向Hash链遍历,并将Hash链遍历过程映射到了二叉树的后序遍历过程,利用二叉树性质对存储和计算性能进行了理论化分析和证明.分析证明结果表明,遍历对长为n的反向Hash链时,算法只需要存储[lbn]+1个节点值,并且进行不多于[(lbn-/2+1)n次Hash计算次数.相比同类其他算法,该算法并不要求链长为2的整数次方.通过对算法进行基于k叉树(k≥3)的扩展,进一步将存储空间降低到[lo gk[(k-1)n+1],但总计算次数提高到[(-logk[(k-1)n+1]-1)k/2+1]n;通过在算法执行前先把Hash链平分为p段(p≥2),将总计算次数降低到[(lb(n/p)-/2+1)n,但是所需的存储空间提高到[(lb(n/p)+1)p.     

基于三维小波变换的视频散列算法

针对视频水印系统的安全性问题,提出一种基于三维小波变换的视频散列算法。该算法对预处理后的三维视频序列依次进行行方向一维小波变换、列方向一维小波变换和时间方向一维小波变换,完成视频序列的一层三维离散小波变换,并给出散列计算结果。仿真实验证明,该算法对帧内像素移动攻击及随机帧抖动攻击具有较强的鲁棒性。     

基于多比特输出点函数混淆器的消息认证码

大多数消息认证码的安全性只依赖于Hash函数,但部分Hash函数未被证明是安全的。为此,提出一种基于多比特输出点函数混淆器的消息认证方案,在此基础上,利用带多比特输出点函数混淆器和带密钥的Hash函数构造一个新的消息认证码方案。分析结果表明,该方案的安全性同时依赖于Hash函数和多比特输出点函数混淆器,可以更好地保证数据传输的完整性。     

面向多进程负载均衡的Hash算法比较与分析

Hash算法在高性能多进程负载均衡中起到关键作用,但目前面向多进程负载均衡的Hash算法研究主要集中在Hash算法设计和领域应用方面,较少有文献对现有的Hash算法性能进行分析比较。为此,总结面向多进程负载均衡的Hash算法应具有的特征,并据此筛选出5种适用于多进程负载均衡的主流Hash算法,从分配均衡性和耗时等方面进行理论分析和实验评估,为多进程负载均衡中Hash算法的选择与使用提供依据。分析结果表明,Toeplitz Hash算法较适合用于多进程的负载均衡。     

基于Hash函数的报文鉴别方法

基于当前网络通信中对报文鉴别码(MAC)的需求,介绍了Hash函数在密码学上的安全性质,分析了Hash函数在报文鉴别中的应用和针对Hash函数的主要攻击。在此基础之上,提出一种基于Hash函数的报文鉴别码——伪报文鉴别码(PMAC)。利用当前现有的Hash函数来构造MAC,而不改变原有的Hash函数的内部结构。在没有利用任何现有加密算法的基础上,仅应用一个密钥不仅对报文提供了鉴别,而且也提供了机密性。对该伪报文鉴别算法的安全性进行了初步分析。