一个新的伪随机生成器构造方案

伪随机生成器(pseudorandom generator,PRG)是当代密码学研究的一个基本结构。新方案基于格理论中的经典问题的困难性来构造PRG。首先根据多维子集和问题(multidimensional subset sum简称MSS)构造MSS单向函数,再使用单向迭代函数的方法构造新的PRG。使用一般单向函数的PRG构造方案,若单向函数输入长度是m,则要求种子长度达到O(m7)。相比之下,由于MSS单向函数有"大致正规"特性,新方案仅要求种子长度达到O(mlog m)。

基于伪随机数生成器的视频隐写算法

针对视频隐写的安全性和可靠性较低的问题,提出基于伪随机数生成器的视频隐写算法。将伪随机数生成器用于视频帧的选择,以增强隐写过程的随机性和不可预测性。伪随机数生成器产生的序列不同于传统固定模式的帧选择,其输出序列难以预测,使得攻击者难以从外部特征推断嵌入策略,从而降低被统计分析工具和机器学习模型检测的可能性。此外,用校验子格编码将秘密数据编码成冗余信息,以增强秘密数据的完整性,提升数据在复杂通信环境中的抗干扰性。实验结果表明,本算法能较显著提高视频隐写的安全性和隐蔽性,能有效抵抗统计分析攻击,并且在保持高数据嵌入率的同时,确保较低的错误率和较高的图像质量。

超混沌伪随机序列生成器设计与性能分析

在分析了Folded towel映射系统动力学特性的基础上,采用位序列量化算法,设计了一种新型基于离散超混沌映射的伪随机序列生成器。该伪随机序列生成器能同时生成三种伪随机序列,且均通过了NIST SP800-22随机数检验标准测试,具有接近δ函数的自相关性和接近于0的互相关性,系统密钥空间大,初值敏感性和复杂度高等特点,适合应用于信息加密。

基于双向扩散机制融合伪随机数同步生成器的快速图像加密算法研究

针对当前混沌加密系统普遍了采用单向扩散机制进行加密,导致了较低的计算效率和加解密速度,在面对高解析度、大容量图像时,无法满足安全、实时性等缺陷,设计了一种双向扩散机制和伪随机数同步生成器,提出了基于双向扩散机制与伪随机数同步生成器的图像加密算法;并与传统的加密机制进行了对比分析。通过伪随机数同步生成器将256 bit长的外部密钥同步生成加密算法的初始条件和控制参数,并进行迭代计算超混沌系统,得到一组超混沌序列;然后用位置集合置乱方法置乱该序列,得到一个位置集合,用该集合置乱图像;最后采用密钥流机制量化超混沌序列,通过双向扩散机制加密图像。借助MATLAB仿真实验来测试该算法,结果显示具有理想的加密质量,加密机制高度安全,密钥空间足够大;较传统的扩散机制而言具有很高的计算效率,加密速度快,可满足实时传输要求。

基于伪随机数生成器的标量乘改进算法

标量乘算法是椭圆曲线密码体制中最基本、最耗时的算法,包含点加和倍点两种运算.传统的改进方法通过改造标量表示形式减少非零元位数来降低标量乘中的点加运算次数.为了进一步提高标量乘算法效率,根据标量的生成方式,提出了一种结合伪随机数生成器改进算法.利用斐波那契数列生成器的的循环迭代相加可以将标量乘运算由反复的点加和倍点运算转化为单一的点加运算.实验结果表明,改进算法相比传统的窗口NAF算法能够降低60%以上的运算量.

TD-LTE系统中伪随机数生成器的研究与实现

系统的分析了在TD-LTE系统中高速伪随机数生成器的FPGA具体实现方案,实现了一种长周期、高速率、多输出、统计独立性好的伪随机数生成器,并且使用LUT优化了FPGA内部的资源配置。此外,该生成器产生的随机数可以通过AIS31方案的质量评估。

AES算法及其在伪随机比特生成器中的应用

在FIP 186单向函数中 ,用AES算法取代原有的DES算法 ,产生了新的具有统计性能和安全性能都更加优良的单向函数 ,并且利用ANSIC实现了新修改的单向函数算法 ;在此基础上把单向函数算法用到FIP 186伪随机比特生成器中 ,产生了DSA (DigitalSignatureAlgorithm)中的伪随机秘密密钥K .

离散均匀分布随机SVPWM中伪随机数序列的表征与选择

采用随机的脉宽调制策略存在随机因子与输出电压功率谱之间关系不明确的问题。通过对随机位置SVPWM和随机周期SVPWM选用的伪随机数序列所服从的概率分布进行分析,利用随机过程理论建立该序列中概率参数和频域上谐波分布的联系。同时,推导服从离散均匀分布的伪随机数序列的功率谱数学表达,揭示功率谱与伪随机数序列之间的内在联系。提出应用梅森旋转算法来构造伪随机数生成器,改善传统线性反馈移位寄存器循环周期短、随机性差等缺陷。通过仿真和实验对比不同伪随机数生成器对功率谱中开关频率及其倍数处离散谐波能量的分散效果。结果验证所提出的方法和理论分析的正确性,为研究随机SVPWM对改善功率变换器中噪声和振动问题提供了参考。

离散对数伪随机序列的性质分析

提出了顺序离散对数伪随机数生成器的概念 ,给出了该随机数生成器生成序列的一些重要性质。利用这些性质 ,分析了一般离散对数伪随机数生成器生成序列的对应性质 ,揭示了这类序列的一些内在性质。给出了 half(· )和 lb(· )二者在离散对数伪随机数生成器上的内在关系。利用这些关系可分析离散对数伪随机数生成器的性质和规律。

一种整数混沌映射的伪随机数生成器

为了改善浮点数混沌系统在迭代中状态值精度丢失导致的安全性问题,对分段Logistic映射进行了整数化处理,提出整数化的分段Logistic。利用有限精度下暂态数据具有更好均匀性的特点,重新定义了该整数化的乘法运算,使得输出的状态值具有更均匀分布的概率密度并且保证了其安全性。在此基础上,提出了一种伪随机数生成器算法。该算法结合一维元胞自动机和S盒的替换机制,降低了状态值间耦合性、提高了算法的复杂性。性能分析和仿真实验表明,所提算法采用的整数混沌映射拥有均匀的概率密度分布和复杂的动力学行为,产生的伪随机序列具有复杂性高、安全性好和效率高等特点,在数据安全领域有很好的应用前景。

多输出LFSR结构均匀分布伪随机数生成器的硬件设计优化

通过公式推导,得出了使用硬件方式实现伪随机数生成器所消耗的硬件资源数量与输出位数和所产生随机数周期之间的关系,从理论层面上证明了多输出LFSR结构在硬件资源利用方面存在的优势;通过分析变换矩阵的结构以及反馈系数的特点,给出了提高该类随机数生成器工作速度的方法。在Xilinx Vertex 4FPGA上进行了大量的实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

基于伪随机数的量子密钥分发方案

该文基于量子力学特性,研究了一种基于伪随机数生成的量子密钥分发方案。该方案在保证"种子"的真随机性和保密性的同时,大大提升了随机数的生成效率。经典的密钥分发使用公共信道会导致"种子"的保密性不足,存在密钥易被监听窃取的风险。而量子密钥分发在理论上能达到"信息论安全",但密钥存在生成效率低,密钥生成成本高的问题。基于此,该文提出一种基于伪随机数的量子密钥分发方案。该方案兼顾了量子密钥分发的安全性和伪随机数的高效性,提高了密钥分发的效率,降低了秘钥生成的成本,具有较高的工程价值。

抗随机数后门攻击的密码算法

迄今为止,大多数密码原语的安全性都依赖于高质量的不可预测的随机数.密码学中,通常用伪随机数生成器(pseudorandom number generator,简称PRNG)生成随机数.因此,密码算法中所用的PRNG的安全性将直接影响着密码算法的安全性.然而,近年来,越来越多的研究结果表明:在实际应用中,很多人为因素会导致PRNG生成的随机数是不随机或可预测的,称这种不安全的PRNG为有后门的PRNG(backdoored pseudorandom number generator,简称BPRNG).BPRNG最典型的例子是双椭圆曲线伪随机数生成器(dual elliptic curves pseudorandom number generator,简称Dual EC PRNG),其算法于2014年被曝出存在后门.BPRNG的出现,使密码算法的研究面临着新的挑战.因此,研究抗随机数后门攻击的密码算法显得尤为重要.首先概述了抗随机数后门攻击密码算法的研究背景,然后着重对已有抗随机数后门攻击密码算法进行了总结和梳理.

一种强素数生成算法

RSA公钥加密体制由美国麻省理工学院于1978年提出,它是第一个成熟的、最为成功的公开密码体制,它的原理和安全性是基于数论中的Euler定理和计算复杂性理论中的论断:求两个大素数的乘积是容易计算的,但要把两个大素数的乘积分解成素因子则是非常困难的。随着密码体系分析的发展,RSA需要具有更强性质的素数(强素数)。本文提出了一种简单的强素数生成算法,同时介绍了一种伪随机数生成器和Rabin-Miller概率素性检测算法。

基于PRNG的低成本RFID认证协议设计

低成本无线射频识别(RFID)的标签是被动式的,由于受成本和资源限制,系统不能提供公约加密、对称密钥加密、杂凑函数等。EPCglobal Class-1 Gen-2 RFID规范定义一种低成本的标签,仅提供PRNG和CRC操作。该文遵循EPCglobal Class—1 Gen-2 RFID规范,仅使用PRNG操作设计一个认证协议,实现双向认证、标签的匿名性和前向安全性。

最邻近耦合映射格子耦合非线性混沌映射的图像加密算法研究

针对当前的混沌映射加密算法普遍难以兼顾高计算效率和高安全性,无法满足互联网实时性传输要求等不足。设计了伪随机数同步生成器和并行化掩蔽技术;并引入周期性边界条件,根据2D混沌映射与最邻近耦合映像格子推导出耦合模型,提出一种2D分段非线性混沌映射耦合最邻近耦合映像格子的图像加密算法。通过伪随机数同步生成器生成算法的初始条件与参数,然后根据该耦合模型迭代初始值,得到一组伪随机数;最后利用该伪随机数根据加密变换函数对明文图像进行双向加密,利用S盒对加密元素进行替代,并进行掩蔽处理。仿真结果显示:与当前混沌加密算法相比,该算法安全性以及计算效率更高,可满足互联网实时性传输要求。

t半序在序列密码设计中的应用

讨论了半序在序列密码设计中的应用问题,给出了生成伪随机序列的详细算法和matlab实现.

基于无双线性对的可信云数据完整性验证方案

针对云审计中第三方审计机构(TPA)可能存在的恶意欺骗行为,提出一种无双线性对的、能够正确检查TPA行为的可信云审计方案。首先,利用伪随机比特生成器生成随机挑战信息,以保证TPA生成挑战信息可靠;其次,在证据生成过程中增加哈希值,从而有效保护用户数据隐私;然后,在证据验证过程中,增加用户和TPA结果的交互过程,根据这个结果检查数据完整性,并判断TPA是否如实完成审计请求;最后,扩展该方案以实现多项数据的批量审计。安全分析表明,所提方案能够抵抗替换攻击和伪造攻击,且能保护数据隐私。相比基于Merkle哈希树的无双线性对(MHT-WiBPA)审计方案,所提方案的验证证据时间接近,而标签生成时间降低约49.96%。效能分析表明,所提方案在保证审计结果可信的前提下,实现了更低的计算开销和通信开销。

高效低存储开销可验证外包求解大规模线性方程组方案

针对外包求解大规模线性方程组问题,在完全恶意模型中提出一种新的高效低存储开销可验证外包求解大规模线性方程组(efficient verifiable outsourcing of solving large-scale linear equations with low storage overhead, EVLE-LS)方案.首先利用严格对角优势矩阵和伪随机数生成器,构造了伪随机可逆稀疏矩阵生成算法.又将该算法与稀疏矩阵对稠密矩阵的编码解码过程相结合,给出了新的外包线性方程组方案.该方案只需要用户与服务器进行一轮交互,用户检测出云服务器的恶意行为的概率为1,实现完全可验证.此外,与之前已有的需要昂贵存储开销的方案相比,该方案在保证安全性的前提下将用户所需存储开销降到了常数级.最后将方案与其他3种方案进行对比,说明该方案在效率、可验证性和存储开销方面均优于已有方案.

基于微控制单元的彩色图像加密无线通信方案

为解决无线信道中的彩色图像通信安全问题,提出了一种基于微控制单元(micro controller units,MCU)的彩色图像实时加密通信方案.利用所提密码系统提高混沌序列的随机性,通过基于混沌映射的伪随机数生成器(pseudo random number generator,PRNG)和XOR操作进行图像加密,并通过RS-232端口发送嵌入式加密系统的输出.在PIC 16F873A微控制器上实施了提出的方案,并在无线链路上进行了实验.结果表明,与其他优秀加密方法相比,所提方案提供了更高的安全性,可抵御各种已知攻击.此外,使用双浮点精度的PRNG的处理速度为13.52 Mbit/s,能够满足现实应用的实时通信要求.