后量子密码迁移趋势下应用于区块链的公钥密码安全

自从发现量子算法能够高效求解现今公钥密码依赖的数学困难问题,能够抵抗量子计算攻击的后量子密码算法成为研究热点,国际上对后量子密码算法的标准化工作也已相继启动.现有信息系统为保证自身安全,势必需要迁移至新一代抗量子公钥加密算法,迁移过程存在巨大的挑战与机遇.对迁移过程的研究已在美国、欧盟等国家和地区广泛推动开展、成为趋势.区块链的安全性依赖于现代密码学,特别是公钥签名技术,因此这一迁移也是区块链长效安全的必经之路.本文介绍了后量子密码迁移策略,讨论了现有区块链所应用的公钥密码如何向后量子密码进行迁移,提出下一步研究方向.     

多变量公钥密码进展

量子计算的快速发展对当前普遍应用的公钥密码造成了严重威胁,抗量子计算的密码研究成为当前密码学术研究和标准化的热点问题.多变量密码作为抗量子密码的优秀候选方案受到了广泛的关注.介绍了当前多变量密码的基本原理,综述了其国内外研究进展,分析对比了几种典型的陷门构造技术和攻击技术,最后指出了当前研究存在的问题.     

公钥密码的量子攻击研究现状与展望

近些年,随着量子计算的发展,以Shor算法为首的量子算法展现了对公钥密码体制的严重威胁。研究者们一方面研究量子算法对公钥密码的攻击实现,一方面着手后量子密码算法的过渡迁移。就此议题,首先介绍几类常用的公钥密码算法和相关量子攻击算法。其次,重点介绍Shor算法以及量子优化等算法攻击公钥密码算法的国内外研究现状,特别是对RSA和ECC的攻击实现以及当前存在的困难。最后,结合当前公钥密码量子攻击的研究进展以及后量子密码的发展,对产学研的未来发展规划作出了一些建议与展望。     

可信密码模块的密钥服务兼容性研究与实现

可信密码模块TCM芯片提供了非对称算法ECC以及对称算法SMS4来支持密钥机制,它与国际可信计算组织TCG推出的可信平台模块TPM功能相同,但密码算法和密钥管理不同,导致了密钥功能可信应用的兼容性问题.分析两种芯片的密钥特点和可信软件栈的密钥管理方式,提出了可信软件栈TCG服务提供者层TSP与TCG核心服务层TCS的重构方案,以及基于密钥生成流程的兼容方案,以解决密钥服务兼容问题.     

基于编码的后量子公钥密码研究进展

基于编码的公钥密码由于能抵抗量子攻击和美国NIST后量子公钥密码算法的征集而受到越来越多的关注。本文主要围绕最近的基于编码的NIST抗量子攻击公钥密码征集算法,梳理基于编码的公钥方案具有的特点,即三种加密方式,三种重要的参与码类,三种安全性基于的困难问题,为对这方面有兴趣的科研人员提供一篇综述性论文。     

基于多变量二次方程的抗量子区块链快速签名算法

区块链作为价值传输的使能技术,正在逐步构建去中心化、自组织、共享数据的可信基础设施,重塑现有互联网应用和传统产业。对于区块链基础设施而言,安全加密是维护整个系统安全的核心功能。但随着量子计算等新计算技术的发展,作为区块链底层安全支撑技术之一的传统公钥密码的安全性受到严峻挑战。为解决这一问题,抗量子计算密码应运而生。首先归纳总结了已有的抗量子加密技术,在此基础上提出基于多变量二次方程的Hi MQ-3P快速签名算法以应对量子计算对区块链安全性的冲击。该算法在签名长度、公私钥长度、验证速度等方面性能都有所提升。最后将该算法与其他现有算法通过多个维度进行了比较分析。     

面向格密码的能耗分析攻击技术

量子计算的飞速发展对传统密码的安全性带来巨大挑战,Peter Shor提出的量子计算模型下分解整数和计算离散对数的多项式时间算法对基于传统数论难题的密码系统构成了威胁.美国国家标准与技术研究院(NIST)于2016年开始征集后量子公钥密码算法标准,其中,大多基于格、基于哈希、基于编码、基于多变量这四种密码体制,而基于格的密码体制在其公钥尺寸、计算效率和安全性方面具有更好的平衡性,所占比例最大.然而,格密码的实现在实际环境中易遭受能耗分析攻击(Power Analysis Attacks).能耗分析攻击是利用密码设备运行过程中产生的功耗、电磁等信息,攻击者建立这些旁路信息与密码算法中间值之间的联系从而恢复密钥等敏感信息.自从能耗分析攻击出现以来,该类攻击手段严重威胁了密码系统的安全.随着量子计算的发展,后量子密码的安全性日益成为密码研究的热点,特别地,近期NIST公布了最新轮的后量子密码算法,作为占据比例最多的格密码,其侧信道安全性也受到了学术界的广泛关注.本文针对格密码的能耗分析攻击技术从攻击模型、攻击目标、攻击条件开展研究,分析了面向格密码的攻击原理、格密码的各个算子的侧信道安全性,...     

基于TEE的主动可信TPM/TCM设计与实现

可信技术正在从被动可信度量向着下一代的主动可信监控方向发展，要求TPM/TCM模块有能力主动度量和干预主机系统，传统的TPM/TCM从架构和运行机制等方面都无法满足这种能力.TEE（trusted executionenvironment）技术提供了可信执行环境和主动访控能力，为构建下一代TPM/TCM提供了基本平台，但还存在系统结构、存储以及通信等多方面挑战.提出基于ARM平台TrustZone机制的TZTCM方案，通过分核异步系统架构解决TZTCM独立可信运行和主动可信安全监控问题，基于PUF（physical unclonable functions）安全存储机制和基于UUID（universally unique identifier）的TEE安全通信机制，解决了TEE环境下可信平台模块的存储安全和通信安全问题，为设计实现主动可信TPM/TCM给出了理论和实践参考.通过实验验证了所提关键机制的有效性，实验结果表明，TZTCM在密码计算能力上较常见TPM也有很大提升.TZTCM只需要在系统中增加或修改相应的软/固件，除了主动可信监控能力，还具有低成本、高性能、低功耗、易升级等特点，相对传统TPM/TCM具有非常明显的优势.     

后量子密码算法的侧信道攻击与防御综述

为了解决量子计算对公钥密码安全的威胁,后量子密码成为密码领域的前沿焦点研究问题.后量子密码通过数学理论保证了算法的安全性,但在具体实现和应用中易受侧信道攻击,这严重威胁到后量子密码的安全性.基于美国NIST第2轮候选算法和中国CACR公钥密码竞赛第2轮的候选算法,针对基于格、基于编码、基于哈希、基于多变量等多种后量子密...     

量子密码与公钥密码体制

现今普遍应用的公钥密码体系,其安全性建立在数学函数问题的计算复杂性基础上。随着量子计算的发展,这种密码体制的安全隐患越来越突出。量子密码安全性基于物理基本原理,具有无条件的安全性,能够实现真正意义上的保密通信。     

高可信容错计算机系统设计与应用研究

针对关键领域对系统的安全性、可靠性要求极高的特点,设计一种高可信容错计算机系统,将高可信与高可靠技术进行有机融合。采用高可信计算技术,以TCM构建可信密码支撑体系,实现平台自身的完整性、身份可信性和数据安全性。运用冗余容错技术,保证系统在有错误被激活的情况下依然能够提供不间断的服务。该系统通过原理实验样机测试,验证了该技术方案和实现途径的有效性     

基于可信计算平台的接入认证模型和OIAP授权协议的研究与应用

在参考现有认证技术的基础上,提出了一种基于可信计算平台的可信接入认证模型.利用此模型可以及时发现待接入设备是否是安全可信,然后进行正确处理.在确定接入的设备是安全可信后,考虑到下一步此设备需要使用认证授权协议OIAP向服务资源发出申请,但是OIAP协议本身存在基于口令机制的缺陷,为此本文还提出增强OIAP协议安全性的方法.在＂八六三＂项目＂可信计算系统平台＂中的实际应用证明上述的模型和方法的有效性,并展现了其良好的应用前景.     

Remote Attestation on Legacy Operating Systems With Trusted Platform Modules

A lot of progress has been made to secure network communication, e.g., through the use of cryptographic algorithms. However, this offers only a partial solution as long as the communicating end points still suffer from security problems. A number of applications require remote verification of software executing on an untrusted platform. Trusted computing solutions propose to solve this problem through software and hardware changes, typically a secure operating system and the addition of a secure coprocessor respectively. On the other hand, timed execution of code checksum calculations aims for a solution on legacy platforms, but can not provide strong security assurance. We present a mixed solution by using the trusted computing hardware, namely the time stamping functionality of the trusted platform module, in combination with a timing based remote code integrity verification mechanism. In this way, we do not require a secure operating system, but at the same time the overall security of the timed execution scheme can be improved.     

可信计算平台研究

可信计算平台是能够提供可信计算服务的计算机软硬件实体,它能够提供可信系统的可靠性、可用性和行为的安全性。详细介绍了可信计算平台的关键部件及其功能,并分析了可信计算技术现今面临的问题及其发展前景。     

可信安全虚拟机平台的研究

文章在对虚拟化技术的安全性以及现有虚拟化安全增强技术分析的基础上,基于可信计算技术提出了一种新的可信安全虚拟机平台架构TSVPA,并对其体系结构和安全机制进行了设计。     

基于TPM的嵌入式可信计算平台设计

增强工业嵌入式系统的安全性是当今工业信息安全领域研究的核心议题。只依靠软件的安全机制已经不能充分地保护信息安全,而现有的可信平台模块是专为个人计算机设计的,不能满足工业嵌入式系统的特殊需求。通过研究可信计算技术,设计了基于可信平台模块TPM的嵌入式可信计算平台,并从软件结构和硬件结构,分析了可信平台模块和信任链的传递机制。最后,在ZYNQ硬件平台上进行可信验证,通过内核伪造攻击测试,验证了设计的正确性,从而确保了工业嵌入式平台的安全可信。     

Research on theory and key technology of trusted computing platform security testing and evaluation

Trusted computing has become a new trend in the area of international information security, and the products of trusted computing platform begin to be used in application. Users will not use the products of information security, unless it goes through the testing and evaluation. Here we concentrate on the testing and evaluation problem of trusted computing platform, begin with constructing proper formalization model of trusted computing platform for testing, and establish a mathematical chain of trust model...     

可信硬件平台的设计与实现

针对TCG可信平台的核心可信度量根不明确、缺乏有效的端口控制、对外接口速度低等缺陷,设计并实现了一种安全增强的可信硬件平台。该平台在借鉴TCG可信平台体系结构的基础上,以可信平台控制模块为核心可信度量根,解决了信任根的保护问题,同时实现了基于身份的I/O端口硬件控制,从而具有了更安全的可信启动、I/O有效控制等优点,可用在对可信安全要求较高的环境中。     

面向第三方的云平台可信性在线评测及分析技术

云计算的服务模式对用户数据安全产生的严重威胁,必须通过第三方对云计算是否可信进行评测,才能保障云计算产业的健康发展。由此,总结了国家高技术研究发展计划课题“面向第三方的云平台可信性在线评测及分析技术”的研究内容与成果,描述了从云平台可信评测模型与体系结构、可信性动态评测技术、可信证据收集及可信测试机制、可信性的多维量化评估方法、评测原型系统与工具集5个方面的研究工作,并对云平台的可信性进行评测。     

一种面向网格计算的分布式匿名协作算法

基于TCG提出的可信计算技术为网格协作安全性提出一种匿名分组身份验证算法,该算法可以非常可靠地解决网格计算平台之间的身份匿名验证问题.算法使用一个硬件模块TPM解决远程的身份验证,并通过TPM机制可以提供可靠的匿名验证和平台认证功能.算法中所有涉及的验证过程都是基于匿名机制实现的,除了实现匿名验证机制以外,算法还提供一套完整标记恶意网络实体的方法.提出了网格计算中虚拟分组的匿名认证平台架构,并在此架构基础上分成5步实现匿名验证算法,然后说明了算法在一种对等计算平台的应用实例,与GT2,GT3,GT4以及信任管理进行安全性的比较,并设计一个实验评价其性能.