一种基于USB Key的双因子身份认证与密钥交换协议

传统的USB Key只能存储数据而无法进行复杂的加／解密运算,导致基于USB Key的认证协议存在诸多不足。本文针对含智能卡芯片的USB Key可进行加／解密运算和生成随机密钥的特点,提出了一种基于USB Key的双因子身份认证与密钥交换协议DKAKEP。该协议综合运用伪随机数验证、一次性会话密钥、AES加密算法、安全哈希算法等技术,除了可提供安全快速的身份认证与密钥交换,还具有快速更改密钥、支持多种哈希算法和无需时间同步机制的特点。 多种协议攻击,具有较强的实用性、安全性和可靠性。     

基于USB Key的网上银行安全解锁方案

本文针对网上银行系统中经常遇到的USB Key用户PIN码锁死的问题,给出了一种安全、灵活且符合银行业务操作流程的跨地区解锁方案。方案基于COS的安全性,采用一个主密钥参与USB Key的SOPIN生成。利用门限密码体制保证主密钥的安全性;利用USB Key私有数据无法导出的硬件特性和采用加密传输的方法保证主密钥的安全性。采用分层匹配管理方法生成各级操作Key,更符合银行业务的操作流程。最后进行了模拟试验,证明此方案的可行性。     

基于SM2的标识认证密钥交换协议

会话密钥(Session Secret Key,SSK)可在远程实现各方之间的安全通信,在实际的开放网络部署中具有重要地位。传统SSK主要是基于公钥基础设施的认证密钥交换(Authenticated Key Exchange,AKE)协议构建的,因涉及证书的颁发、更新、撤销等繁琐操作,面临昂贵的计算、通信和存储开销。虽然基于标识(Identity,ID)的AKE (ID-AKE)协议可解决这个问题,但目前的大部分ID-AKE协议均基于国外密码算法设计,尚未见基于国产商用密码算法的ID-AKE协议在国内外刊物上正式发表,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。SM2认证密钥交换(Authenticated Key Exchange From SM2,SM2-AKE)协议因具有高安全和高效率的特性,在商用密码中得到广泛应用。但证书管理开销问题仍未被解决,这将极大限制了SM2-AKE协议的应用与推广。文章于标识密码(Identity-based Cryptography,IBC)体系下采用类Schnorr签名密钥生成方法,基于SM2设计了一种标识认证密钥交换(SM2-ID-AKE)协议,并在CDH安全假设和随机谕言模型下证明了该协议的安全性。最后的理论分析和仿真实验结果表明,与现有的ID-AKE协议相比,文章协议至少节省66.67%的通信带宽和34.05%的计算开销,有效降低和减轻了系统的代价和负担,更能够适应网络通讯部署等领域下不同用户的安全通信服务需求。     

FaceEncAuth：基于FaceNet和国密算法的人脸识别隐私安全方案

人脸识别中,人脸特征作为生物特征的一种,具有唯一性、不可撤销性,一旦遭到攻击、篡改或泄露,用户隐私安全将面临巨大威胁。针对这一问题,提出一种基于深度学习和加密算法的人脸识别隐私安全方案。该方案中,利用FaceNet深度学习算法来高效提取人脸特征,协调生物特征模糊性与密码系统的精确性,采用CKKS全同态加密算法进行人脸识别密文域的运算,通过国密SM4算法增强人脸特征密文抵抗恶意攻击的能力,利用其对称密码的性质兼顾了安全性和运算效率,而SM9非对称密码算法则用于SM4算法对称密钥的管理。实验结果及分析表明,该方案在不影响人脸识别准确率、效率的前提下提高了数据传输、存储和比对的安全性。     

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

国产加密电子邮件系统研究

近年来,电子邮件信息泄漏、泄密等问题接连发生,给当事人、当事企业造成了严重的经济损失。为了保障邮箱用户的信息安全,本文将讨论、分析基于国家密码标准SM9算法的邮件加密系统。此系统运用国产加密算法SM9保障用户数据安全,通过密钥生成与分发、邮件加密/解密、邮件签名水印、双方密钥交换等,实现邮件传输加密、邮件完整性验证、邮件签名验证、密钥协商等,实现了邮件用户端对用户端的加密处理,对邮件的编辑、传送、存储、查阅等整个系统生态形成加密保护屏障,使邮件在传输过程中安全最大化,尽可能降低邮件信息泄漏风险。     

基于超混沌系统和国密SM4的数据加密算法研究

计算机网络技术的高速发展为人们生活的方方面面都带来了便利，但其涉及大量数据的频繁存储与传输，引发了对数据泄露、篡改的担忧。如何保障数据的隐私性和完整性成为亟待解决的问题。数据加密算法能有效切断攻击者获取和破坏数据的途径，本文基于我国自研的SM4算法，提出了一种超混沌-SM4数据加密算法。该算法利用超混沌系统完成初步加密，并生成混沌序列为SM4算法提高密钥空间更大的密钥流，然后使用SM4算法根据生成的密钥完成进一步的最终加密。实验分析表明，该算法安全性强，简洁高效，能满足实际的加密需求。     

基于SM2的无证书加密算法

无证书密码系统中无需证书来管理公钥,同时没有标识密码系统中的密钥委托功能.本文描述一种基于SM2加密算法构造的无证书加密算法,并在随机谕示和代数群模型下证明其安全性可以规约到Gap-Diffie-Hellman复杂性假设.因此构造的算法具有可证明安全性,并可基于已有SM2算法部件快速部署等优势.采用该算法的密码系统具有简洁的密钥管理、高效的算法实现,非常适合物联网等需要轻量级公钥算法的应用场景.     

智能卡文件系统的安全访问机制

在对智能卡操作系统中的文件存储和安全访问控制机制深入分析的基础上，基于DES和3DES对称密钥加密算法，设计了采用Key和Secret Code对文件进行双重保护的安全校验算法，并给出了相应的文件存储格式，文中给出的应用示例表明这一方案有效地提高了整个文件系统的安全性。     

国密SM2加密算法的RCCA安全设计

国密SM2密码算法已经成为保障我国网络信息系统安全自主可控的关键技术.然而近期研究发现, SM2加密算法在实际部署应用时面临高效的算法替换攻击.该种攻击可以从当前的密文预测下一次加密所使用的随机数,从而可以在不知道解密密钥的情况下成功解密后续密文.密码逆向防火墙技术已被证实可以有效抵抗该种攻击,但其要求密文具有可重随机性,与SM2加密算法本身所具备的CCA (chosen-ciphertext attack)安全性相冲突.针对该问题,本文改进SM2加密算法,构造了具有RCCA (可重放CCA)安全性的公钥加密方案.该方案具有与SM2加密算法近似的安全性,且同时支持密文重随机操作,因此可以有效兼容密码逆向防火墙.方案的设计遵循Phan等提出的OAEP三轮构造范式,结合SM2加密算法进行改进,并在随机预言机模型下给出了严谨的安全证明.本文提出了首个基于国密算法的可重随机RCCA公钥加密方案,研究结果有助于提升SM2密码算法在实际应用中的安全性.     

一种安全的USB2.0设备控制器设计

针对基于通用串行总线(USB)的移动存储设备面临的安全威胁及常见安全机制的弱点,提出一种安全USB2.0设备控制器的设计方案,采用基于哈希函数的双向身份认证协议以及块加密方案XTS-AES算法,为USB接口提供主机与设备的双向身份认证和存储数据加密的安全机制。该方案从硬件层为USB移动存储设备的安全机制提供技术支持,以较少的密钥使用量为存储数据提供芯片级的安全防护。     

TAE模式的分析和改进

TAE(tweakable authenticated encryption)模式是一种基于可调分组密码的加密认证模式.研究结果表明,安全的可调分组密码不是安全的TAE模式的充分条件.只有当可调分组密码是强安全的时候,TAE模式才是安全的.同时,还给出了TAE模式的一些改进,得到模式MTAE(modifiedtweakable authenticated encryption),并且证明了其安全性.     

改进的广义Feistel结构轻量级分组密码算法

随着复杂环境信息物理系统的更加开放,数据的安全传输问题备受关注.轻量级分组密码算法是保证信息物理系统数据安全传输的重要方法之一,但其仍存在软件实现速率低、硬件实现复杂和灵活性缺乏等问题.针对上述问题,提出了一种基于四分支的广义Feistel结构的高性能轻量级分组密码算法.相较于传统的广义Feistel结构算法,该算法进行了以下优化:1)采用由模加、循环位移和异或3种操作组合成的ARX （modular addition, rotation and XOR）结构替换传统广义Feistel结构中的S盒（非线性替换层）和P盒（线性置换层）,简化了算法的轮函数结构; 2)增加非对称双子密钥以处理每轮加密的明文中间状态,使得中间状态不存在未处理的分支,提高了算法的安全性; 3)设计了可扩展的轮常数加模块,提高了算法的灵活性; 4)分支中增加混淆扩散结构f_x,加快了算法的混淆和扩散速度;5)灵活设计了6个版本的轻量级分组密码算法,以适应不同位数的CPU平台.实验和分析表明,该算法实现效率高,具有良好的混淆和扩散能力,以及较高的安全性.     

A computer package for measuring the strength of encryption algorithms

Designers and users of encryption algorithms used in cipher systems need a systematic approach in examining their ciphers prior to use, to ensure that they are safe from cryptanalytic attack. This paper describes a computer package used for assessing the security of newly-developed encryption algorithms.     

基于随机性特征的SM4分组密码体制识别

对加密算法的识别是进行密码分析的首要工作.目前的识别方案涵盖了分组密码的识别、流密码的识别以及对称密码和公钥密码混合算法的识别.随着国密算法的应用普及,其安全性也备受关注.针对国密算法提出了基于随机性特征的SM4分组密码体制识别,将国密SM4算法与国际主要标准分组密码算法进行识别.利用随机性测试方法对密文进行特征提取,从而得到特征向量,由这些特征向量构成特征空间,最后借助机器学习算法对特征空间进行训练和测试.实验结果表明,SM4与其他分组密码算法的识别率高达90％以上.后续工作可以对分类算法和特征选取两个方向进行突破,来验证密码识别方案的有效性和可行性.     

基于混合加密算法与FUK技术的SMIS数据安全设计与实现

以大型销售MIS的数据安全问题为例,提出以终端ID号、钥匙盘ID号和终端用户样本指纹绑定为一体的身份认证方案。该方案采用软硬件协同工作方式,克服了传统身份认证模式或安全性能低,或运算成本高等缺陷,提高了认证效率,并保证了合法用户操作的唯一性和认证过程的不可抵赖性。提出的基于ECC与一维混沌加密算法优点相结合的混合加密方案,使基于互联网传送的数据安全性有了实质性提高。基于分治叠加法的大整数计算成果运用,克服了计算机精度域的限制,使密钥空间从理论上趋向于无穷大。试验结果表明,基于混合加密算法的数据安全方案具有良好的抗穷举攻击和抗差分攻击能力。该项研究为解决各类MIS的数据安全问题提供了重要策略,意义重大。     

ZF-02分组密码算法的设计与分析

提出了一种以换位变换为核心的分组密码算法(ZF-02算法)．该算法的分组长度为128bits，密钥长度可变．其加解密算法的基本结构可归结为：密钥控制下的入口状态复合换位变换、非线性性能良好的可逆置换和密钥控制下的出口状态复合换位变换．该算法逻辑结构简洁规范，而且易于在软、硬件及多种环境下实现．文中给出了算法的加解密流程和必要的数据参数表，并对其安全性做了基本分析，结果表明它拥有相当好的安全性．     

FC加密卡密钥管理系统设计与实现

一种基于对称加密体制的光纤通道加密卡密钥管理方案该方案将独立的密钥管理中心、USBKey、硬件安全设备等有效地应用于密钥管理的各个重要环节,可以让用户以最小的安全风险和管理代价来管理密钥信息的产生、分发、备份及恢复过程,从而确保存储数据安全。     

基于SM9的公钥可搜索加密方案

云存储技术因其使用便捷、性价比高等优势得以迅速发展,越来越多用户将个人数据外包至第三方云服务器存储。虽然数据加密存储可有效保护数据安全和用户隐私,但传统的对称/非对称加密技术会影响数据检索和使用。可搜索加密是一种特殊的加密技术,一经提出便备受关注,在保障数据机密性的同时可提供数据检索功能。目前,国内外学者提出了大量可搜索加密方案,但现有方案都基于国外密码算法设计,尚未见基于国产商用密码算法的可搜索加密方案在国内外刊物上公开发表,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为了丰富国产商用密码算法在可搜索加密方面的研究,满足云存储领域的数据安全检索需求,本文以SM9标识加密算法为基础,构造了一种公钥可搜索加密方案(SM9-PEKS)。在q-ABDHE安全假设和随机谕言模型下,本文首先证明SM9标识加密算法的匿名性,进而证明SM9-PEKS方案的安全性。理论分析和编程实现结果表明,与常用经典的公钥可搜索加密方案相比,本文方案在增加64字节通信代价的情况下,可至少降低31.31%的计算开销。最后,提出了未来可能的研究方向。     

面向企业私有云的数据安全保护方法研究

针对现有企业私有云面临的数据安全存储和完整性校验问题,提出一种新的数据线性加扰混合加密保护方法。首先在数据加密之前进行数据细粒度和线性分割线划分;其次,分别对分割后的子数据块进行数据加扰处理;最后使用国产密码算法对加扰数据块进行混合加密和完整性校验。将所提出的算法与SM4和SM2加密算法进行比较,并通过实验分别对算法的正确性、加密文件类型、加/解密效率和安全性进行评估。实验结果表明,相对于另外两种加密算法,提出的算法在兼顾加/解密效率的同时安全性得到大幅度提升。