基于NTRU格的云平台数据属性自动化加密技术

当前加密技术应用效果不佳,故设计了一种基于NTRU格的云平台数据属性自动化加密技术。先从采集的云平台数据中获取数据属性,对数据属性进行预处理,然后通过计算数据属性的信息增益并对其进行分类处理,利用NTRU格构建相应的数据属性加密结构,并对加密结构的加密结果进行验证,最后利用加密结构生成随机序列,对其进行编码处理,再对数据编码进行融合,计算相应的加密参数,实现数据属性的自动化加密。在实验测试中,设计的基于NTRU格的云平台数据属性自动化加密技术加密时间仅为2.02 s,应用效果较好。

NTRU公钥密码体制及安全性分析

NTRU算法是一个新的公钥密码体制,它的加密使用基于多项式代数和对数p,q约化模的混合系统,而解密使用基于概率论的非混合系统。NTRU的安全性基于多项式、不同模混合运算的相互作用和从一个非常大的维数格中寻找最短向量的困难性。描述了NTRU公钥密码体制的基本算法,并分析了NTRU的安全性。

EPN:可证明安全的NTRU明文填充方案

NTRU是目前未被攻破的运行速度最快的公钥加密算法,但它的可证明安全问题尚未得到很好的解决。为NTRU设计了一个明文填充方案EPN,并在NTRU加密函数的单向性困难假设下,用Game-Hopping方法在随机预言机模型下证明了EPN在适应性选择密文攻击下的不可区分性。与现有的NTRU可证明安全明文填充方案NAEP相比,新方案在同样安全性条件下执行效率提高了约25%。

NTRU型无需密钥交换的全同态加密方案

详细分析了环LWE上NTRU基本加密方案的噪声特性与同态性,引出了"零次同态加密"的概念,并且说明了环LWE上NTRU基本加密方案是一个零次同态加密。提出了2个同态加密方案,展示了如何基于NTRU零次同态加密,设计NTRU型BGN同态加密方案与全同态加密方案。在该NTRU型全同态加密方案中,其密钥在密文计算中始终保持不变,因此,无需密钥交换就获得了一个全同态加密方案。此外,该NTRU型全同态加密的密文是一个向量,相比密文是矩阵的GSW全同态加密方案,具有存储与传输上的优势。

基于NTRU的单向抗合谋代理重加密方案

代理重加密方案中,一个半可信的代理使用重加密密钥将授权者公钥加密的密文转换成可用被授权者私钥解密的密文. Nunez等人首次提出了基于NTRU的代理重加密方案,但该方案是可以双向重加密的,且不能抗合谋攻击.本文设计一种新的重加密密钥生成算法,使得代理者不能与授权者或被授权者合谋获得另外一方的私钥,给出了基于NTRU的高效且能抗合谋攻击的代理重加密方案,支持单向重加密,并支持多跳性,并给出方案的详细设计和安全性证明.

基于RLWE困难假设的NTRU型代理重加密方案

NTRU(number theory research unit)作为基于格公钥密码体制的经典分支,具有实用性强、尺寸小、计算速度快的优势,在第三轮NIST后量子密码算法标准化的评估中成功入围.自2015年Nuñez提出第一个基于NTRU的代理重加密方案以来,如何构造可证明安全的高可用性NTRU代理重加密方案,成为NTRU代理重加密体制研究发展的重难点问题.本文首先基于BI-NTRU-LPR公钥加密方案构造了单密钥的IND-CPA安全的NTRU公钥加密变体,与目前已有的NTRU变体相比私钥尺寸更小.基于此变体设计了在标准模型下可证明安全的新型NTRU代理重加密方案,其IND-CPA安全性可以归约到D-RLWE困难问题,进一步完善了NTRU代理重加密体制.新方案较目前格上基于LWE的代理重加密方案,密钥尺寸小,结构简洁,计算复杂度低,是一个单向、多跳、抗合谋攻击的高可用性代理重加密方案.

基于动态模型的NTRU算法

提出一种新的方法来改进NTRU算法执行速度。分析NTRU算法中多项式系数可能存在重复出现"11""101"等模型的分布特征,然后用贪心算法找出在多项式卷积计算时可以重复使用最多次数的模型,过滤多项式系数对模型的干扰,从而实现在多项式中发现模型数最大化。重复使用模型相应的卷积值,可以提高NTRU算法的密钥产生、加密和解密的速度。

NTRU格上高效的基于身份的全同态加密体制

全同态加密是目前解决云计算网络数据隐私保护问题的最佳方案,但目前的体制的公钥尺寸普遍较大。首先,通过引入Kullback-Leibler散度的概念,构造一种NTRU格上的基于身份公钥的加密体制,参数分析表明体制具有较小的密钥和密文尺寸,实验数据表明体制具有较高的加解密效率。其次,利用近似特征向量技术,给出一种方法,将基于身份的公钥加密体制转换为基于身份的全同态加密体制,可以进一步减小密文尺寸。和现有体制相比,除了不需要计算密钥,实现真正意义上的基于身份特性以外,还减小了密钥和密文尺寸,提高了计算和传输效率。

基于NTRU的双向认证安全芯片设计与实现

针对嵌入式系统软硬件设计方案的知识产权保护问题,提出了一种基于NTRU公钥密码算法的双向认证模型和保护机制,并在此基础上设计了一款双向认证安全芯片.通过一种轻量级NTRU硬件引擎结构,实现了芯片的小面积、低功耗.采用华虹NEC 0.35μm工艺库综合,芯片规模约为2.38万门,平均功耗3.17mW.测试表明此款芯片能够达到保护嵌入式系统安全的目的.

NTRU数字签名体制的发展研究

本文简单叙述了NTRU数字签名体制,介绍了NTRU密码已取得的研究成果和已使用的研究方法与策略,并对NTRUSIGN与NSS进行了分析和比较,突出了不同体制之间的差异,展示了其逐步深化研究的方法和取得的成果,并列举了尚待解决的问题。

无需重线性化的NTRU型全同态加密方案

全同态加密由于具有密态计算功能,能够保证数据计算处理的信息安全,特别满足当前云计算,大数据的安全需求,这使得全同态加密具有广阔的应用前景,目前有许多全同态加密方案被提出,效率不断被改进,但全同态加密的效率仍然不够实用。聚焦于全同态加密的效率问题,提出了一个新的NTRU型全同态加密方案,与同类NTRU型方案相比,该方案去除了重线性化算法和同态计算密钥,并且具有更为简洁的同态操作,更小的噪声增长率,最后,我们给出两种方法使得方案达到自举性,从而转化为全同态加密方案。

NTRU体制的全同态加密研究

NTRU体制结构简单、解密速度快、多密钥处理自然,在后量子密码算法中备受关注,因此对NTRU体制的相关研究内容进行综述。首先介绍了NTRU的研究发展和体制概论分析了解密失败的原因,并总结了基于NTRU体制的关键技术;其次给出了五种基于NTRU体制的全同态加密方案的分析比较,并总结了几种通用的优化方法;最后指出基于NTRU的加密方案待解决的关键问题,指明未来的研究方向,为研究NTRU体制的人员提供参考。

基于NTRU的密文域可逆信息隐藏算法

NTRU(number theory research unit)具有抗量子计算攻击、加解密速度快、安全性高的特点,非常适合用于无线保密数据网、认证系统等业务。结合可逆信息隐藏技术,提出一种基于NTRU的密文域可逆信息隐藏算法。首先利用差值扩展算法完成对图像像素的预处理;然后使用NTRU算法对图像像素进行加密,利用NTRU算法的加法同态性质在密文中嵌入信息,嵌入的信息得到NTRU算法加密的安全性理论保证;解密与信息提取后,利用差值扩展算法的特点可逆恢复出图像像素。采用图像的直方图及方差、信息熵、相邻像素的相关性等统计学方法,论证了在密文中嵌入信息的不可感知性。仿真实验结果表明,该算法既能实现嵌入信息后密文的正确解密,又能无损提取秘密信息,平均嵌入率可达到0.5 bit/pixel。

基于NTRU的加密及签名算法研究

NTRU密码系统作为格密码重要分支,由于其具有结构简洁、计算速度较快、尺寸较小等优点,在后量子密码算法研究中受到广泛关注。美国国家标准与技术研究院(NIST)于2017年11月开始征集后量子密码算法,三个NTRU加密算法(NTRUEncrypt, NTRU Prime, NTRU HRSS)和两个NTRU签名算法(pqNTRUSign, Falcon)进入了第一轮评估。这五个算法在基于NTRU的加密及签名算法中具有代表性,因此本文将从设计思路、参数选择、性能对比、安全性评估方面对其进行介绍。

加密去重场景下基于AONT和NTRU的密钥更新方案

密钥更新是对抗密钥泄露的有效方法。现有加密去重系统大多基于消息锁加密实现,拥有相同数据的多个用户共享同一加密密钥,某一用户更新密钥时其他数据所有者需同步该更新,这将引起较大的计算和通信开销。针对这一问题,提出了一种基于AONT和NTRU的密钥更新方案,设计了一个AONT的变体以解决多用户密钥更新时的同步问题,引入了一种基于NTRU的代理重加密方案以降低密钥更新过程中的系统通信开销和客户端计算开销。效率分析与实验结果表明,所提方案与现有方案相比具有更高的加解密效率,显著降低了密钥更新过程中的时间开销。

一个基于NTRU的多密钥同态加密方案

当前有关多密钥全同态加密的研究仍存在很多问题有待解决,如现有多密钥全同态加密方案的构造方法较为复杂;在云计算环境下,用户端的计算开销较大.针对上述问题,利用工具向量(gadget vector)和比特分解(bit decomposition)技术,提出了一个基于NTRU的层级多密钥全同态加密方案,并给出了噪声增长与安全性的分析.该方案可以将之前方案中在同态运算阶段应用的重线性化(relinearization)技术或密文扩张过程移除,进而在生成参数和密钥时无需生成运算密钥(evaluation key)或密文扩张所需的公共参数.同时,可以证明能够利用Gentry的bootstrapping定理将该方案转化为完全的多密钥全同态加密方案.此外,该方案允许加密一个环中元素而不仅是1比特,从而可以利用中国剩余定理将该方案转化为支持批处理的多密钥同态加密方案.该方案与现有多密钥同态加密方案对比结果显示,该方案更加简洁,用户端的计算开销相对较低.

基于NTRU的选择性加密算法研究

随着云计算的发展和普及,个人、企业和国家将大量重要信息上传至云服务商,由此而来的数据安全问题便越来越受到重视。在传统云存储加密过程当中,一般是采用整体加密算法,将加密后的数据上传至云服务商,来保障隐私信息的安全。如果想要对已经加密的数据进行部分改动,则需要对整体数据重新进行加密,再将整体数据加密后产生的密文上传。然而随着加密信息数据量的不断增加,程序运行时间会大大加长。文章基于NTRU的算法的特点,设计出一种选择性加密算法,该算法使得用户在对文件进行修改后可以快速生成密文。

基于NTRU的多密钥同态加密方案解密结构

为了进一步提升NTRU型多密钥全同态加密(MKFHE)方案的安全性和效率,基于素数幂次分圆多项式环,研究了NTRU型多密钥同态加密的原始解密结构特点,并提出了两种多密钥同态解密结构改进优化方法。首先通过降低多项式系数,设计了"Regev-Style"多密钥解密结构;其次通过扩展密文维度,设计了"Ciphertext-Expansion"多密钥解密结构。通过与NTRU型多密钥同态加密方案的原始解密结构进行对比分析,结果表明"Regev-Style"多密钥解密结构降低了产生噪声的量级,用于NTRU型多密钥全同态加密方案设计时能减少密钥交换次数和模交换次数;"Ciphertext-Expansion"多密钥解密结构消除了密钥交换过程,降低了产生噪声的量级,且能更有效地处理重复用户的密文乘积。改进优化的多密钥解密结构的安全性均基于素数幂次分圆多项式环上的误差学习(LWE)问题和判定小多项式比(DSPR)假设,这些结构能较好地抵御子域攻击。通过选取合适的参数,它们可用于设计更加安全高效的NTRU型多密钥全同态加密方案。

对陷门单向函数加密模型的新思考

NTRU公钥密码体制的陷门单向函数与以往的有所不同,其单向性依赖于会话密钥的随机性,且解密不需要知道有关随机会话密钥的任何信息.有人把它称为概率陷门单向函数,但不能完全体现特殊性.为此提出了具有辅助随机变量的陷门单向函数这一概念,用它可以统一概率公钥加密的陷门单向函数模型.最后将该定义推广到了多元的情况,并讨论了可能的用途.