基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

基于SM2的周期性可否认环签名方案

周期性可否认环签名通过引入时间周期的概念,允许环成员在每个时间周期结束后选择性地否认自己在环中的签名者身份。这种周期性的变换提供了一种自主可控的机制,使得环成员能够更好地保护自己的隐私,同时还能与监管机构进行合法协作。一般数字签名具有不可否认性,可用于确保签名的来源、内容的完整性和认证性,而可否认签名具有可否认性,环成员能够在无可信第三方的情况下确认或者否认自己是否为该签名的签署者。文章在包子健等人提出的基于SM2的可否认环签名方案的基础上提出一种基于SM2的周期性可否认环签名方案,能够实现对签名的周期性确认与否认功能,有效保护自己的隐私信息。文章通过形式化证明方式证明了方案满足正确性、不可伪造性、匿名性、可追踪性和不可诽谤性。

AEUR:基于uBlock轮函数的认证加密算法设计

为了提升认证加密算法的实现效率,同时不降低算法的安全性,基于uBlock算法设计了一种新型认证加密算法AEUR。首先,在分组密码算法uBlock轮函数的基础上,将抵抗内部碰撞攻击作为安全性目标,利用混合整数线性规划方法,搜索设计符合安全性目标的通用迭代算法结构R(t,s)。其次,利用该结构设计了认证加密算法AEUR,AEUR由认证加密和解密验证两部分构成,两部分执行过程相同,不需要额外设计操作环节,从而减少算法的资源消耗。再次,通过对比轮数状态值来验证算法的正确性,采用线性攻击、滑动攻击等多种方法分析了算法的安全性。最后,采用C语言对算法进行了软件实现,证明所提算法具有良好的软件实现性能。结果表明,以软件运行时间计算,所提算法相比AEGIS和ALE,效率分别提升了3%和46%;相比AES-GCM和ACORN,效率分别提升了74%和92%,具有较好的综合性能。

SATA 3.0物理层设计与FPGA实现

SATA接口标准已成为数据存储和高速数据传输的重要应用之一,对SATA3.0接口标准的研究和实现已引起广泛关注。首先探究了带外信号、上电初始化和速率配置等关键技术,然后基于Virtex-5系列FPGA内置的RocketIO GTX收发器,设计了带外信号时序、初始化状态机等模块,实现了符合SATA标准3.0的物理层。与现有方案相比,该设计具有易扩展、可配置等特点。经仿真测试,传输速率接近6 Gb/s,相比现有设计有较大提升。

基于Android平台的SQLite数据库加密研究

SQLite数据库存储作为Android平台本地存储的主要方式,其安全性的强弱显得尤为重要。根据目前Android平台多核、对速率要求高等特点,提出一种基于优化的AES-128算法整库加密SQLite的方案。在AES轮变换过程中,对状态矩阵进行分块、并行处理;密钥扩展算法部分,生成一组与初始密钥无关的密钥作为第一轮密钥,再对其“移位”、“异或”生成第二轮密钥;采用可以对任意长度明文加解密的CTR(Counter)模式,实现并行优化的AES算法。对实验结果分析得出:该方案在对空间影响很小的情况下,SQLite加、解密速率分别提升了28.7%、23.5%,显著提升了对已知明文攻击、穷举攻击的抵抗能力,为解决Android平台隐私泄露提供了一个可行、有效的方案。

一种抗侧信道攻击的随机功耗方法

针对RSA密码算法的实现电路有多种攻击方法。功耗平衡技术常用来抵抗侧信道攻击。为了解决抗侧信道攻击算法中开销大的问题。通过混淆比特位为0运算单元之间的功耗,提出一种随机功耗方法来抵抗侧信道攻击。通过对该方法的分析,证明该随机功耗算法能够实现抗计时攻击和能量攻击的目的,功耗能够减少30%左右,且不降低方案的安全性。

低渗透气藏压裂水平井试井曲线特征及影响因素

针对低渗透气藏压裂水平井的实测试井曲线与理论曲线在流态特征及曲线形态方面存在一定差异的问题,基于数学模型绘制试井理论曲线图版,分析了水平段长度、裂缝半长及裂缝条数对试井曲线的影响,结合矿场实例探讨了实测试井曲线与理论曲线差异的原因。研究结果表明,压裂水平井流态可划分为双线性流、径向流、储层线性流、过渡流及系统径向流等5个阶段,与水平井相比,压裂水平井在第一个径向流特征段出现之前具有明显的裂缝双线性流或线性流特征段;压裂裂缝半长越大,前期线性流及裂缝径向流差异明显;水平段越长,裂缝径向流段出现越晚,后期系统径向流段一致。综合分析认为压裂液对近裂缝储层的污染和近井形成的连通缝网是导致现场实测试井曲线与理论曲线差异的主要原因。该分析为压裂水平井试井解释模型的选用提供了依据。

激光诱导击穿光谱与火焰光度法定量分析土壤钾元素含量

利用激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)对漯河市周边5个不同地点收集的土壤样品进行K元素含量测定,评估LIBS技术对土壤K元素含量的分析能力。采用火焰光度法获得K元素含量参考值,火焰光度法平行测量误差为±5%。在K元素含量9～35μg·g-1范围内,5个点的土壤样品测量相对标准偏差分别为0.075%、0.081%、0.096%、0.134%和0.47%。采用洛仑兹拟合算法,计算K元素在766.49 nm和769.90 nm谱线上的信噪比,通过对比选取766.49 nm为土壤K元素LIBS特征光谱线。用离差标准化(Min-Max Normalization)和统计权重矩阵对LIBS试验数据进行分析,建立K元素含量定标曲线,5种样品相关系数分别为0.913、0.917、0.88、0.914和0.866。

一种改进的R-LWE同态掩码方案

针对格上加密方案的差分能量攻击,Reparaz等人在PQC 2016上提出一种具有加法同态的R-LWE掩码方案。该方案能够有效地抵抗差分能量攻击,但由于密文的同态加法造成密文中噪声尺寸增大,降低解密正确率。针对这一问题,提出一个改进的R-LWE同态掩码方案。引入模转换技术,对同态加密之后的密文进行模归约,在保证明密文对应的前提下,降低密文中的噪声尺寸,提高方案的解密正确率。为了保护子密钥,引入随机矩阵对子密钥进行掩码保护,并给出正确性分析及安全性证明。分析表明,相对于原方案,新方案从安全性和效率上都有较大的提升。

基于RLWE支持身份隐私保护的双向认证密钥协商协议

为了解决执行认证密钥交换协议时通信双方身份隐私保护问题,提出了一种基于C类承诺机制的抗量子攻击的双向认证密钥协商协议。该协议通过C类承诺函数隐藏通信双方的真实身份信息,并基于RLWE困难问题,在保障身份匿名的前提下,通过2轮的消息交互不仅完成了双向身份认证,而且保证了传输消息的完整性,并协商出共享会话密钥。经过分析,在协议执行效率上,完成匿名的双向认证与密钥协商只需2轮的消息传输,与Ding等的协议对比,公钥长度缩短近50%;在安全性上,所提协议能够抵抗伪造、重放、密钥复制和中间人攻击。所提协议在eCK模型下满足可证明安全性,同时所提协议基于格上的RLWE困难问题,可抵抗量子计算攻击。

BFV-Blockchainvoting:支持BFV全同态加密的区块链电子投票系统

当前的电子投票系统大多依赖于中心服务器和可信第三方,这种系统架构增加了投票的安全隐患,甚至使投票可能失败。为了解决这一问题,将区块链技术应用于电子投票系统,使区块链代替可信第三方,提出了一种支持BFV全同态加密的区块链电子投票系统BFV-Blockchainvoting。首先,用一个公开透明的公告板记录选票信息,同时设计了智能合约来实现验证、自计票功能;其次,为进一步提高投票过程的安全可靠性,使用SM2签名算法对投票者的注册信息进行签名处理,再选择能够互相监督的双方共同监管选票,并使用BFV同态加密算法来隐藏计票数据。经过测试与分析,所提系统单张选票的计票时间平均为1.69ms。所提方案可以为投票过程中的不可操纵性、匿名性、可验证性、不可重用性、不可胁迫性和抗量子攻击等安全属性提供保障,适用于多种投票场合,并且可以满足大型投票场景下的高效率需求。

《无线通信网安全》课程思政教学改革研究

课程思政是国家在坚持立德树人,把思政工作贯穿教育教学全过程的一项重要举措。本文分析了课程思政的理念,以《无线通信网安全》课程思政教育教学改革为例,说明了构建高效“课程思政”教育教学体系,重在用好课堂教学主渠道。在具体实施中,通过挖掘《无线通信网安全》课程的育人资源和其中蕴含的思政教育元素,设置了课程思政教育模块,完成了知识传授、能力培养、价值引领三者的有机融合。

同态密码理论与应用进展

随着云计算、云存储等各类云服务的普及应用,云环境下的隐私保护问题逐渐成为业界关注的焦点,同态密码成为解决该问题的关键手段,其中,如何构造高效的全同态加密方案是近年来同态加密研究的热点之一。首先,该文介绍了同态密码的发展情况,从不同角度对同态加密方案进行了分类分析,着重描述了可验证全同态加密方案的研究进展。通过分析近年来公开的同态加密领域知识产权文献,对同态加密在理论研究和实际应用中所取得的进展进行了归纳总结。其次,对比分析了目前主流全同态加密库Helib,SEAL以及TFHE的性能。最后,梳理了同态加密技术的典型应用场景,指出了未来可能的研究与发展方向。

PQVPN:抗量子计算攻击的软件VPN设计

随着量子破译算法的不断优化和量子计算机硬件技术的快速发展,目前传统密码算法面临越来越大的安全风险,这使得抗量子计算成为研究热点,目前用传统密码体制构建的VPN,越来越受到量子计算攻击的威胁。为了解决传统VPN中在身份验证和密钥协商环节不能抵抗量子计算攻击的问题,本文基于Microsoft PQCrypto-VPN项目的框架,依赖于OpenSSL的Open Quantum Safe项目分支,设计了一套抗量子计算攻击的软件VPN系统。对比进入NIST第三轮筛选的后量子数字签名和密钥协商算法,通过综合考量运算性能和安全性能,系统采用后量子签名算法Picnic和密钥协商算法CRYSTALS-KYBER,以实现VPN通信中数据的抗量子计算攻击安全保护。同时,本文对所使用的上述两种后量子算法进行了安全性分析,以阐述本系统的抗量子安全性能,并对系统进行了性能测试。在测试的带宽条件下,VPN连接后最高上传速度可达206Kb/s,下载速度可达2495Kb/s,与通过公网直接传输和通过传统OpenVPN传输两种情形下的传输速度相近;在通信延迟方面,相比目前提出的三种后量子VPN系统均有明显降低,在牺牲少量带宽的情况下实现了对数据通信的更高安全保障。

基于PUF函数的轻量级双向认证协议

为保障系统内车辆与车辆以及车辆与基础设施的无线通信安全,根据车联网特点,在不借助可信第三方的情况下,引入物理不可克隆函数,提出一种轻量级双向认证协议。利用GNY逻辑进行形式化分析,并通过安全性分析和效率分析,证明该协议在有效保护隐私的情况下完成双向认证,且能够抵抗克隆、窃听、重放、中间人等攻击,满足车联网的安全需求。效率及安全性分析结果表明,与同类协议相比,该协议具有较高的安全性和认证效率。

CRDM钩爪不同工艺钴基合金堆焊层组织表征及性能研究

控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,简称CRDM)钩爪部件形状复杂精密,是压水堆一回路的运动执行部件,其销轴孔与齿部钴基合金堆焊层组织与性能要求极高。通过激光熔敷、氧乙炔焊两种工艺试验,获得了满足设计要求的工艺参数。对两种工艺获得的钴基合金堆焊熔敷层进行组织表征与分析,比较两种工艺熔敷层的宏观与微观形貌差异,测试与对比分析熔敷层显微硬度,对熔敷层界面处的Co、Cr、Fe等元素进行了线扫描,通过Fe元素的分布分析两种不同熔敷层稀释率与硬度差异的关系。两种堆焊层均未观察到微裂纹、夹杂、气孔、未熔合等缺陷,激光熔敷钴基堆焊层晶粒最细,因细晶强化作用,其显微硬度也最高。

边缘计算模式下全同态加密智能合约设计

区块链产生的成千上万的交易信息数据不断被收集到区块链中,会给区块链网络的计算资源和存储空间造成极大负担。为了解决区块链网络计算资源不足和存储空间有限的问题,我们将边缘计算模式应用于联盟链Hyperledger Fabric系统中,在区块链中设计了基于边缘计算模式的智能合约,以提高区块链的存储空间和运行效率。在此基础上,针对区块链存在的数据和用户身份隐私的风险,提出了基于边缘计算模式的全同态加密智能合约。在执行智能合约过程中,调用了微软的全同态加密SEAL库,边缘节点的身份信息和区块链的交易数据受到全同态加密算法BFV的保护,在保持交易数据可计算性的同时,实现了交易信息和边缘节点身份的隐私保护。最后,经过测试和分析,边缘计算模式下的原型系统在14个边缘节点同时访问时的单节点平均访问时间仅为139.68ms,相比于非边缘计算模式下的原型系统具有更好的性能;相比目前响应较快的加密联盟链系统FabZK,本系统平均用时减少35.84%,相比效率提升55.86%。设计的边缘计算模式下的全同态加密智能合约可以有效提高Hyperledger Fabric系统中网络的运行效率,同时减少了对存储空间的要求,对于实际环境下的区块链部署,具有一定参考价值。

光纤表面等离子体共振生物传感器检测植物激素脱落酸的研究

设计了一种基于纳米颗粒的光纤表面等离子体共振传感器,该传感器由包裹金膜的光纤和金纳米颗粒组成,纳米耦联金膜后形成纳米量级的局域结构,位于纳米颗粒极化方向的电场强度明显增强,并对外界环境折射率的变化敏感。论文以塑料包层光纤为基底对传感器结构进行了验证,通过将去包层的光纤表面巯基化,游离态的金纳米粒子很容易自组装在光纤表面上,形成表面等离子共振传感器纳米涂层,粒径为10 nm的金颗粒在0~5 mmol·L-1浓度变化中,传感器光谱共振峰移动10 nm,传感器对折射率变化的平均灵敏度在2000 nm·RIU-1。将传感器用于植物激素脱落酸的浓度检测,试验结果表明,使用核酸适配体功能化的金纳米粒子后,低浓度的植物激素脱落酸分子可以特异性地结合核酸适配体,共振峰位置在0.1~1.6μmol·L-1的浓度变化中移动了3nm,分辨率为0.535μmol·nm-1。这种纳米颗粒光纤表面等离子共振传感方式具有制备方法简单和灵敏度高的特点,可以在其他生物小分子的微量检测中发挥作用。

作物养分管理集成系统研究

为了解决作物不同生长阶段养分需求,维持土壤养分供给与作物吸收之间的平衡,从而有效地提高作物产量和品质,提出了作物养分管理集成系统。该系统包括土壤速效氮磷钾养分吸光度检测技术、作物养分反射光谱检测技术和激光诱导击穿光谱养分检测技术,它能够快速检测作物播种前和生长发育过程中土壤养分状况以及作物植株养分丰缺状况。结果表明,作物养分管理集成系统中土壤速效氮磷钾吸光度法测量结果与碱解扩散法测量土壤速效氮,钼锑抗比色法测量土壤速效磷和火焰光度法测量土壤速效钾的相关系数分别为0.888 2、0.908 4和0.847 4;水稻叶反射光谱与土壤作物分析仪SPAD(Soil-plant analysis development,SPAD)测试值相比,相关性系数为0.901 6;激光诱导击穿光谱获得的土壤钾谱线强度与火焰光度法钾测试结果相关系数为0.808 5。应用"3414"试验方案研究了玉米氮磷钾养分丰缺指标,建立了土壤养分和目标产量之间的关系式,为作物养分管理提出了一种解决方案。

三代核电控制棒驱动机构钩爪钴基堆焊工艺研究

对三代核电驱动机构钩爪钴基堆焊焊接工艺进行研究,从材料可焊性、氧乙炔焊接方法、焊接火焰类型、焊接喷嘴尺寸、焊前预热等方面研究钩爪钴基堆焊焊接工艺,对堆焊层进行化学成分、金相组织、表面硬度等分析。结果显示:钴基堆焊采用氧乙炔堆焊,不同喷嘴直径和预热温度对堆焊层化学成分、硬度、金相组织均有影响;堆焊层组织主要是树枝晶,喷嘴直径越大,树枝晶越多,形成二次枝晶的几率越大;增加预热温度,堆焊层晶粒变粗,晶粒内析出相增加。