区块链理论研究进展

区块链技术是一门新兴的技术,受到各行各业的广泛关注.各个国家正在积极研究区块链技术可能给金融乃至生活的方方面面带来的变革.本文先从比特币区块链的视角出发,通过了解它的运行机制、基本特征、关键技术、技术挑战等,给读者建立一个对区块链的直观感受.然后给出区块链的形式化定义,并总结目前区块链在相关密码技术、安全性分析、共识机制、隐私保护、可扩展性等方面的最新研究进展.密码技术是保障区块链安全的关键技术之一,也是实现区块链具体应用的基本手段.本文同时指出了多种密码技术如特殊数字签名、零知识证明、同态密码、安全多方计算等在区块链系统中的(潜在)应用价值.尽管区块链技术的研究和应用发展迅速并取得很大进展,但区块链所面临的诸如吞吐量低、延迟高、耗能高等一系列技术瓶领,严重影响大规模应用的真正落地,区块链技术的研究和应用还有很长的路要走,需要各方共同努力.

基于国密SM2 和SM9 的加法同态加密方案

加法同态加密是一种可对密文进行加法同态操作的加密方案,即对若干密文计算后再解密可以得到对应原始数据相加后的结果,加法同态已广泛应用于数据聚合、安全多方计算、联邦学习等领域.然而,现有的加法同态加密方案以国外设计为主,不符合网络空间安全自主可控的要求.针对这一问题,以DDH困难问题为基础,结合国密SM2和SM9设计了新的加法同态加密方案,并证明了它们具有INDCPA安全性.实验结果表明,在相同安全等级下,所提SM2加法同态加密方案的解密耗时大约仅为经典加法同态加密Exp-ElGamal方案的3/5,Paillier方案的1/8;SM9加法同态加密方案的解密耗时大约仅为Exp-ElGamal方案的3/4,Paillier方案的1/6.

19轮RECTANGLE-80的相关密钥差分分析

RECTANGLE是最近提出来基于bit-slice技术的可在多个平台快速实现的轻量级分组密码.它采用的是SPN结构,分组长度为64比特,密钥长度为80或128比特,迭代轮数为25轮.到目前为此,针对RECTANGLE算法的分析很少,其中包括算法设计者给出的18轮差分攻击.对于特定的输入、输出和轮子密钥差分,本文找出了所有活跃S盒个数为26-30的15轮相关密钥差分特征,总的差分概率为2-60.5.利用这些差分特征,我们将相应的差分区分器分别向前和向后扩展两轮,提出了19轮的相关密钥差分攻击,其中数据复杂度为262,时间复杂度为270,内存复杂度为272.数据和时间复杂度都低于设计者给出的18轮攻击.

基于国产密码算法SM9的可追踪属性签名方案

国产密码算法SM9是我国自主设计的标识密码方案,现已受到各界的广泛关注。为了解决现有属性签名(ABS)方案验签效率不高这一问题,该文基于国密SM9算法构造新的支持树形访问策略的属性签名方案,该方案的验签操作仅需1次双线性对映射和1次指数运算。此外,所提方案具有签名者身份可追踪功能,防止恶意签名者利用属性签名的匿名性进行非法签名操作,从而避免传统属性签名中无条件匿名性下的签名滥用问题。安全分析结果表明所提方案在随机谕言机模型下具有不可伪造性,同时也可抗合谋攻击。与现有的可追踪属性签名方案相比,所提方案的追踪算法效率更高,签名与验签开销也更低。实验结果表明,所提方案验签算法的计算复杂度与策略规模无关,完成1次验签算法仅需2 ms。