针对ZUC算法硬件实现的相关能量攻击与多粒度时域敏感区域检测

本文通过合理分解模加操作,优化流水线结构,构建ZUC算法硬件实现,并基于FPGA开发板搭建ZUC算法功耗采集平台.构建粗细粒度时域敏感区域的泄漏检测方法,利用移动平均算子,发掘高信噪比风险区域,采用自相关滤波器与峰值检测算子,发掘具有明显重复特征的运算区间,并对泄漏高风险区域进行标定,实现高精度的泄漏风险定位.通过分析ZUC算法的脆弱性,本文提出一种基于选择初始向量IV的CPA攻击方案,对输入的IV信息进行选择,通过固定部分明文的方法有效提高采集信号的信噪比,并采集实际3000条功耗曲线,在算法初始化首轮,成功提取8 bit密钥信息,从而证明该方案的有效性,对ZUC算法的硬件实现进行侧信道防护是必要的.总结ZUC算法侧信道防护方案,对比方案优劣.

自适应滤波器在相关能量分析攻击中的应用

针对在能量分析攻击中有噪声的存在、攻击效率不高、攻击成功需要采集大量的能量曲线等问题,提出自适应滤波应用在能量分析攻击中滤除噪声来提高攻击效率。以在ATmega16上运行的AES-128算法的密钥为攻击目标,使用最小均方误差（LMS）自适应滤波器、变系数变步长S型（Sigmoid函数）LMS自适应滤波器及卡尔曼滤波器对原始数据进行滤波,使用相关能量分析（CPA）对原始数据及滤波后的数据进行攻击。实验结果表明,3种滤波后的数据与原始数据相比,正确密钥CPA的相关系数均有不同程度提高,正确密钥与错误密钥的区分程度增大,而且减少了完全猜出正确密钥所需要的能量曲线的条数。攻击成功所需要能量曲线的条数与原始数据相比,卡尔曼滤波后减少了21.5%,LMS自适应滤波后减少了56.3%,变系数S型LMS自适应滤波后减少了60.3%。自适应滤波方法能够明显提高CPA攻击的效率。

利用空时二维编码抑制MIMO雷达波形互相关能量

分析了常规时域编码信号用于多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射信号无法获得良好的波形分集性能。提出了将空时二维编码技术用于MIMO雷达发射波形设计,理论分析得出该技术能有效抑制波形的互相关能量,提高回波信号的信杂比,可获得良好的波形分集性能,并分析了空时编码技术在实际中应用及其可能发展的几个方向。仿真结果表明了方法的有效性。

抗噪型最小平均相关能量滤波器

最小平均相关能量(MACE)滤波器进行图像识别的主要特点是相关峰尖锐,易于判别。但它对畸变非常敏感,几乎没有抗噪能力,所以应用受到限制。针对不同的噪声类型,首先进行图像空域滤波,达到抑制噪声、突出目标的目的,然后再进行识别,提高了最小平均相关能量滤波器的抗噪能力和识别的准确性。

基于相关能量波动评估的学习样本筛选与深度置信神经网络的滚动轴承故障诊断研究

在数据驱动的滚动轴承状态智能辨识中,针对辨识模型构建过程中由于学习样本“质量差”造成其故障识别率低的问题,提出一种如何筛选学习样本的准则来提升基于深度置信神经网络滚动轴承智能辨识模型识别率的方法。首先,基于变分模态分解将具有时变调制特性的滚动轴承振动信号分解为有限个表征原信号不同成分的本征模函数分量;其次,根据其故障能量波动及其相关来量化并评估上述每个分量包含故障成分的比重,并据此对振动信号进行筛选重构来获取学习样本;最后,将上述学习样本集作为深度置信网络的输入来构建滚动轴承的故障辨识模型。实验结果表明,所提方法不仅筛选出滚动轴承振动信号中包含故障主成分的本征模函数分量并实现学习样本集构建,而且提高了基于振动数据的滚动轴承状态辨识模型的故障识别率。

基于最小平均相关能量滤波器的畸变目标识别

通过对多种畸变目标识别算法的研究,对用于匹配滤波器的最小平均相关能量(MACE)滤波器进行了改进。利用MACE滤波器算法的基本思想构造滤波器函数,在合成参考图像前对训练图像进行边缘提取,并对联合图像的功率谱进行了拉普拉斯锐化,成功实现了在联合变换相关器中对旋转目标图像的探测和识别,提高了畸变图像相关峰的亮度,拓展了联合变换相关器的探测和识别的范围。作为实例,对旋转战机目标图像进行了计算机模拟实验和光学实验,验证了该算法的可行性。

SM4密码算法的阶梯式相关能量分析

针对相关能量分析(CPA)易受噪声干扰、分析效率低的问题,提出了一种阶梯式CPA方案。首先,通过构造一种新的阶梯式方案提高CPA中信息的利用率;其次,通过引入confidence指标提升每一次分析的正确率,解决前几次分析正确率得不到保证的问题;最后,基于SM4密码算法结构给出了一个阶梯式CPA方案。模拟实验结果表明,在达到90%分析成功率的前提下,阶梯式CPA比传统CPA减少了25%能量迹条数的需求。现场可编程门阵列(FPGA)上的实验表明,阶梯式CPA恢复完整轮密钥的能力已经非常接近将搜索空间扩展到最大时的极限。阶梯式CPA能以足够小的计算量减少噪声的干扰、提高分析的效率。

基于多种群遗传算法的相关能量分析中个体结合策略探究

相关能量分析(correlation power analysis,CPA)是侧信道攻击中的经典有效方法之一,基于假设能量消耗与实际功耗的相关系数恢复密钥.在密码算法并行实现场景下,CPA“分而治之”的思想恢复密钥会导致低信噪比,有效信息无法被充分利用,大大降低攻击效率.基于简单遗传算法的CPA借助遗传算法的启发式搜索特性,可以充分利用有效信息,提高攻击效率,但遗传算法存在固有缺点,容易早熟收敛,这种现象在S盒较大数量较多的场景下更严重.基于多种群遗传算法的CPA在单个种群恢复密钥失败时,保留最优个体,并继续新的单种群进化,得到的最优个体与前面保留的最优个体通过“组合”得到更优的个体,一定程度可以缓解早熟收敛的问题,本文中“原始方法”就是这种方法的代称.本文针对多个种群进化结束得到的优秀个体的结合方式进行探究,引入三种新的多种群优秀个体结合策略,分别是:小组赛、投票法和二次进化.小组赛将每两个优秀个体分成一组再“组合”.投票法以适应度为权重进行投票,使得适应度高的个体决策权更大.二次进化保留多个单种群进化结束得到的最优个体,构成初始种群,并以稳态遗传方式进行再次进化.以AES-128算法为例,通过不同噪声标准差下的仿真实验和真实实验将这三种方法与原始方法进行成功率和计算代价的比较,发现二次进化是其中效果最好的,在噪声标准差为3的实验中,二次进化方法在190条波形时密钥恢复成功率达到91%,计算代价0:63×10^(6),此时原始方法的成功率仅60%,计算代价1:60×10^(6).

相关能量分析中的后向检错方案

侧信道分析技术经过20多年的发展,凭借其强大的分析能力及广阔的应用范围,业已成为密码学界研究的热点.而相关能量分析技术则是侧信道分析领域最常用也是最有效的分析方式.本文针对相关能量分析方法无法确认出错的子密钥位置的缺陷,设计了一种后向检错方案,以AES算法为例对算法流程进行了介绍.本方案利用AES算法列混合输出处的能量波形与对应中间值汉明重量的线性关系,通过计算此相关系数,划定阈值的方式,以达到判别出错的密钥字节所在的列混合位置,减小搜索空间的效果,并在密钥枚举过程中,对当前候选子密钥的正确性做出判断,最终构建了一种能够将四个列混合分而治之,四组子密钥分别恢复的密钥搜索方式.实验证明,即使单个字节密钥猜测准确率下降到70%,传统相关能量分析方法几乎无法恢复密钥时,后向检错方案仍能达到60%以上的成功率,成功地将达到相同成功率的波形条数需求减少了30%.

轻量级认证加密算法Spook的相关能量分析

相关能量分析(Correlation Power Analysis,CPA)是主流的侧信道分析方法之一,其攻击成本较低廉,对密码设备有致命威胁。2020年,Bellizia等人提出了轻量级认证加密算法Spook,并声称算法抗侧信道攻击。但上述算法抵御CPA的能力有待分析。基于Spook算法结构及其S盒实现特点,提出了一种CPA攻击方法:利用汉明重量模型刻画其运行时的功耗特征,将S盒输出值映射为假设功耗,并与真实功耗计算相关性,恢复出密钥。实验表明:当S盒采用查找表时,通过采集Clyde-128部件泄露的789条能量迹,可在1分钟内捕获主密钥。当攻击Shadow-512部件时,可恢复部分内部敏感信息,并能求解出相应的128比特明文。另外还分别对比了S盒层采用查找表和切片技术实现时上述算法的安全性能。实验表明在无防护时Spook无法抵御CPA攻击。

血清可溶性CD36、抵抗素、能量平衡相关蛋白联合预测2型糖尿病合并非酒精性脂肪性肝病的价值探讨

目的探讨血清可溶性CD36(sCD36)、抵抗素、能量平衡相关蛋白(Adropin)联合对2型糖尿病(T2DM)合并非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的预测价值。方法前瞻性选取石家庄市第二医院2018年5月至2021年5月收治的90例T2DM合并NAFLD病人(A组)、90例单纯T2DM病人(B组),同期选取90例体检健康者(对照组)作为研究对象。通过酶联免疫吸附测定检测研究对象血清sCD36、抵抗素、Adropin表达水平,对比分析三组sCD36、抵抗素、Adropin表达水平差异;分析sCD36、抵抗素、Adropin表达相关性;logistic回归分析T2DM合并NAFLD的影响因素;受试者操作特征曲线(ROC曲线)分析sCD36、抵抗素、Adropin三者联合对T2DM合并NAFLD的预测价值。结果A组病人血清sCD36(63.7±15.6)ng/L、抵抗素(3.15±0.46)μg/L水平均高于B组[(43.8±14.2)ng/L、(2.72±0.68)μg/L]和对照组[(22.9±5.7)ng/L、(2.58±0.39)μg/L](P<0.05),血清Adropin水平(66.28±27.62)ng/L均低于B组(86.73±25.46)ng/L和对照组(128.59±45.22)ng/L,差异有统计学意义(P<0.05)。sCD36与抵抗素表达水平呈正相关(r=0.29,P<0.05),Adropin与sCD36表达呈负相关(r=−0.57,P<0.05)。logistic回归分析显示,sCD36,抵抗素,总胆固醇(TC)是T2DM合并NAFLD的影响因素(P<0.05)。ROC曲线分析显示,sCD36、抵抗素、Adropin单独及三者联合预测T2DM合并NAFLD的曲线下面积(AUC)分别为0.81、0.74、0.72、0.89,三者联合对T2DM合并NAFLD的预测效能显著高于单指标独立预测(P<0.05)。结论T2DM合并NAFLD病人血清sCD36、抵抗素水平升高,Adropin水平降低,三者联合对预测T2DM合并NAFLD具有较高效能。

老年阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者血清白脂素和能量平衡相关蛋白表达水平与疾病严重程度的相关性

目的探讨老年阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)患者血清中白脂素和能量平衡相关蛋白水平与疾病严重程度的相关性。方法收集2021年8月~2023年8月在鄂州市中心医院收治的131例老年OSAS患者作为观察对象(OSAS组),根据睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI)分为轻度组40例、中度组52例、重度组39例,同时选取同时段来我院健康门诊124名体检者作为对照组,采用酶联免疫吸附法测定OSAS患者血清中白脂素和能量平衡相关蛋白水平;Pearson法分析血清白脂素、能量平衡相关蛋白水平与AHI、氧减指数(ODI)和最低血氧饱和度(lowest oxygen saturation,LSaO_(2))的相关性;受试者工作特征(ROC)曲线分析血清白脂素、能量平衡相关蛋白水平对OSAS及对OSAS患者病情严重程度的诊断价值。结果与对照组比较,OSAS组白脂素水平显著升高,能量平衡相关蛋白水平显著降低(P<0.05)。轻度组、中度组和重度组在性别、年龄、冠心病、高血压、TC、TG、HDL-C、LDL-C参数比较差异无统计学意义(P>0.05);与轻度组比较,中度组和重度组BMI、AHI、ODI、白脂素水平显著升高,LSaO_(2)、能量平衡相关蛋白水平显著降低(P<0.05);与中度组比较,重度组BMI、AHI、ODI、白脂素水平显著升高,LSaO_(2)、能量平衡相关蛋白水平显著降低(P<0.05)。OSAS患者血清中白脂素水平与AHI、ODI呈正相关,与LSaO_(2)呈负相关(P<0.05);能量平衡相关蛋白水平与AHI、ODI呈负相关,与LSaO_(2)呈正相关(P<0.05)。血清白脂素,能量平衡相关蛋白水平与两者联合诊断中、重度OSAS的AUC分别为0.832、0.882、0.942,联合诊断价值优于单独诊断(Z=3.435、2.560,P=0.001、0.011)。血清白脂素,能量平衡相关蛋白水平与联合诊断OSAS的AUC分别为0.818、0.804、0.893,联合诊断价值优于单独诊断(Z=3.886、4.126,P=0.000、0.000)。结论OSAS患者血清中白脂素水平升高,能量平衡相关蛋白水平降低,两者与疾病严重程度密切相关,可能在临床上用于OSAS的辅助诊断及OSAS病情严重程度的辅助评估。

类Li和类Be等电子序列离子基组态能量的Z相关修正

在相对论多体微扰理论和屏蔽理论的基础上,本文提出了一种计算等电子序列离子基组态能量的新方法,通过引入一个与核电荷数Z相关的能量修正函数γ(Z)来考虑由于忽略能量的高阶项对原子体系基组态能量的影响。在对类Li(Z=3～50)和类Be(Z=4～50)等电子序列离子的基组态能量所进行的理论计算研究结果表明,Z相关能量修正对于原子体系基组态能量的准确计算是有效的。

基于最小平均相关能量滤波器的目标识别技术

把用于匹配滤波器的最小平均相关能量(MACE)算法进行改进,成功应用于实时联合变换相关器。训练系列图像的谱按MACE综合后,经傅里叶逆变换在物面合成参考图像,同时在合成参考图像前对训练图像进行边缘提取,并对目标与参考图像的联合功率谱进行拉普拉斯锐化,提高相关峰对比度。给出了存在旋转变化的目标图像和光学实验。实验表明,改进后的MACE方法可大大减少训练图像的数目,减小运算量,很好地解决联合变换相关器对目标存在旋转变化的识别问题,可扩大目标识别的范围,提高识别率。

水下超视距三角形距离能量相关三维成像(特邀)

水下超视距三角形距离能量相关三维成像是一种新型的快速非扫描三维成像技术,可填补水下摄像机(空间分辨率高但作用距离近、无三维信息)与水下声呐(作用距离远但空间分辨率低)间的技术空白。介绍了水下距离能量相关三维成像国内外研究进展,并重点介绍中国科学院半导体研究所在水下成像方面开展的三角形距离能量相关三维成像的研究工作,提出了一种融合多脉冲延时积分的三角形距离能量相关三维成像,梳理了多脉冲延时积分景深调节技术下的典型时域工作参数,研制的水下激光选通三维成像系统"绿瞳"、"凤眼"和"龙睛"可实现探测距离大于4.8 AL的超视距百万像素三维成像,已用于渔网等微小目标探测、海洋生物原位探测、水下光学详查等应用中。

Grain-128同步流密码的选择初始向量相关性能量攻击

不同于分组密码,序列密码构造相对简单且大量使用线性运算,因此攻击点功耗与其他功耗成分之间往往存在较强的相关性,使得能量分析攻击难以实施。针对上述现状,提出了一种面向Grain-128同步流密码的选择初始向量(IV)相关性能量攻击方案。首先对Grain-128的输出函数h(x)进行了分析,并基于此确定了攻击点表达式;其次通过选取特定的初始向量,消除了攻击点功耗和其他功耗成分之间的相关性,从而解决了能量攻击所面临的关键问题;最后基于功耗分析工具PrimeTimePX对攻击方案进行了验证。结果表明,该方案仅需736个IV样本即可实施23轮攻击,恢复46比特密钥。

欧空局监测器单粒子翻转能量和角度相关性

结合欧空局推广需求,以及国内加速器和国际加速器比对的愿望,将欧空局单粒子翻转监测器(Europe space agency single event upset monitor,ESA SEU Monitor)成功应用于国内串列重离子加速器束流标定.通过和欧洲主要加速器的数据结果进行比对,分析系统内部单粒子翻转物理位图,验证了串列加速器在重离子束流监测技术方面的准确性.结合多方试验数据,观察到在低LET(linear energy transfer)单粒子翻转截面曲线亚阈区,相同LET值不同能量重离子引起ESA SEU Monitor翻转截面相差1—3个量级.采用基于试验数据的方法,确定了器件灵敏体积的几何尺寸、临界电荷以及收集效率,通过蒙特卡罗仿真揭示了ESA SEU Monitor单粒子翻转能量相关性的物理机理.同时针对试验中低LET值倾斜角度时,ESA SEU Monitor存储阵列中不同模块单粒子翻转所表现的敏感性差异,基于对器件结构的分析和计算验证,表明低LET重离子倾斜入射时,离子穿过不同模块灵敏区上方层间介质的差异是引起单粒子翻转角度相关性的根本原因.

子波变换多尺度能量相关的边缘提取

针对边缘检测中抗噪能力和精确局域化的矛盾，根据信号和噪声子波变换在多尺度间的相关性不同，提出了多尺度不同方向子波变换的能量相关的边缘提取方法．首先增强了图像的垂直和水平边缘分量，再求合成图像的模量极大值，在有效地抑制噪声的前提下，保持了边缘检测的精确局域化，并在最后的实验中得到证明．

基于光谱角匹配和加权自相关约束能量最小化算法的水面目标探测方法

为实现对高光谱图像海面舰艇目标进行有效探测,通过对传统的目标探测算法进行改进,解决了加权自相关约束能量最小化算法(Constrained Energy Minimization,CEM)对于大目标地物提取效果不佳的问题.对高光谱图像做降维和端元提取处理,并利用提取的端元进行光谱角匹配(Spectral Angle Mapping,SAM)分类来确定两个重要的分类:舰船类和海水类;从所有像元中减去舰船类像元作为背景像元,通过基于纯背景像元加权自相关矩阵的SAM-CEM算法计算探测结果;通过分类图像来获得只包含海水和舰船的灰度图像,并进行二值化和数学形态学处理,寻找范围最大的白色区域为海水区域;通过对目标探测图像进行二值化,利用舰船目标在海水中的特点,去除不在海水区域内的虚警目标,从而确定最终的舰船目标.实验结果表明:该算法能够更好地增强目标信号而抑制背景信号,从而避免了加权自相关CEM算法中目标信号作为背景信号参与运算而对探测结果的影响,在对海面舰艇的目标探测中取得了令人满意的结果.

壬基酚对大鼠F1代脑物质能量代谢调控相关基因表达的影响

目的:利用芯片技术探讨壬基酚(nonylphenol,NP)对F1代脑物质能量代谢调控相关基因表达影响。方法:NP染毒F0亲代母鼠,分别提取NP组和对照组F1代雄性2日龄大鼠的脑组织mRNA,分别用cy5和cy3逆转录标记,与BiostarR-40S基因表达谱芯片杂交,并对cy3、cy5荧光信号做扫描分析。结果:芯片结果显示实验组已知功能差异表达基因有16条,其中下调基因有13条,5条与物质能量代谢调控密切相关。结论:NP可通过多种途径影响机体物质能量代谢功能。