SMS4-like结构以及NBC算法的量子算法攻击研究

本文利用Simon量子算法和Grover搜索算法首次给出对SMS4-like结构,和作为改进的第二类广义Feistel结构的代表算法之一的NBC算法的量子算法攻击.对SMS4给出6轮量子区分器,进行10轮量子密钥恢复攻击;首次对SMS4-like结构给出(2d-2)轮量子区分器,进行(3d-2)轮量子密钥恢复攻击.对NBC-128给出6轮量子区分器,进行11轮量子密钥恢复攻击;对NBC-256给出10轮量子区分器,进行16轮量子密钥恢复攻击.

流密码框架下的SM4专用认证加密算法

认证加密算法是能同时满足数据机密性与完整性的对称密码算法,在数据安全领域具有广泛应用。针对基于分组密码的认证加密算法的安全性以及效率需求,提出一种基于SM4轮函数的专用认证加密算法SMRAE。算法采用流密码思想,从SM4底层部件出发,结合Feistel结构设计状态更新函数用于轮变换,处理256 bit消息只需调用4个SM4轮函数指令。在初始化阶段将初始向量和密钥经过16轮迭代,使差分充分随机化;利用SM4加密消息,将生成的密文参与轮变换,实现状态更新和加密并行;解密时先进行消息认证,降低时间消耗,提高算法安全性。安全性分析与实验结果表明SMRAE能够抵抗伪造攻击、差分攻击和猜测攻击等主流攻击,效率高于AES-GCM,与SM4效率相当,具备一定的实用性。

SMS4型密码结构抵抗差分和线性密码分析能力评估

差分密码分析和线性密码分析是针对分组密码的强有力的分析方法.对分组密码结构抵抗差分和线性密码分析能力的评估,常用的方法是给出多轮差分特征和线性逼近中活动轮函数个数的下界,进而给出最大差分特征概率和最大线性逼近概率的上界.基于此,本文通过迭代结构的分析,对SMS4型密码结构抵抗差分和线性密码分析的能力进行了深入的研究.在轮函数都是双射的条件下,证明了4轮和5轮差分特征分别至少有1个和2个轮函数的输入差分非零,进而证明了5k+j(0≤j≤4)轮差分特征至少有2k+[j/4]个轮函数的输入差分非零.若设轮函数的最大差分概率和最大线性逼近概率分别为p和q,则5k+j(0≤j≤4)轮最大差分特征概率和最大线性逼近概率的上界分别为p2k+[j/4]和q2k+[j/4].根据本文的研究结果,只需确定轮函数的最大差分概率和最大线性逼近概率,就能估计出密码结构抵抗差分和线性密码分析的能力.

类SMS4型密码结构抵抗线性密码分析能力评估

评估一个迭代型分组密码结构抵抗线性密码分析的能力,通常的做法是给出多轮线性逼近中活跃轮函数个数的下界,进而估计出最大线性逼近概率的上界。基于此方法,通过对类SMS4型密码结构的分析,在轮函数为双射的条件下,证明了4轮、7轮、8轮和10轮线性逼近分别至少有1个、2个、3个和4个活跃轮函数,进而给出任意轮线性逼近中活跃轮函数个数的下界。同时指出,对于1至11轮线性逼近,给出活跃轮函数个数的下界估计结果可达。

Sm掺杂Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷。利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12(BST)陶瓷晶体结构及电性能的影响。结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构。样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高。

基于FPGA的SMS4密码算法的高速实现

在传统的SMS4密码算法中,加解密算法和密钥扩展算法都是采用32轮非线性迭代结构,笔者提出了一种流水线结构实现SMS4加解密算法,但是32个轮密钥只能通过迭代产生。在FPGA实现上,此方法牺牲了一定的面积,但速度却有显著提高。最后还对两种方法作了比较,通过时间的对比可以发现流水线方法确实能获得更快的加解密速度。

[Sm(NMP)_4(H_2O)_4][HSiMo_(12)O_(40)]·2NMP·H_2O的合成、性质与晶体结构

在乙腈和水的混合溶剂中制得四水·四 (N 甲基吡咯烷酮 )合钐 (Ⅲ )配离子与硅钼酸阴离子形成的复合物[Sm(NMP) 4(H2 O) 4][HSiMo1 2 O4 0 ]·2NMP·H2 O (NMP =N 甲基吡咯烷酮 ) ,并对其进行了晶体结构测定 .结构分析结果表明该晶体属单斜晶系 ,P2 1 c空间群 .晶胞参数a =1 75 0 1(4)nm ,b=1 82 6 9(4)nm ,c=2 32 6 4 (5 )nm ,β =10 6 6 7(3)°,Z =4 ,V =7 12 6 (2 )nm3,Dc=2 4 5 7g cm3,R =0 0 6 71,wR =0 16 35 .结构测定结果表明 ,复合物中Sm3+ 与 4个N 甲基吡咯烷酮和 4个H2 O分子配位 ,以八配位的三角十二面体结构阳离子通过静电作用与SiMo1 2 O4 04 - 阴离子相结合 ,分子中的质子氢存在于两个游离的N 甲基吡咯烷酮的羰基氧之间 .光照后复合物的低温ESR谱出现了Mo5+ 的顺磁信号 ,求得Mo5+ 的g值为 1 94 4 7.热性质的研究表明 ,形成标题化合物后 。

AES和SMS4密码算法的高效可重构实现

可重构密码芯片提高了密码芯片的安全性和灵活性,具有良好的应用前景,但其处理速度较ASIC实现的专用密码芯片却有很大程度的下降。在此分析AES和SMS4密码算法的可重构性,利用流水线、并行处理和可重构技术,提出了一种可重构体系结构。基于该体系结构实现的AES和SMS4算法较其他同类设计相比,在资源规模相当的情况下,处理速度有了较大的提高。

基于SIMD思想的SM4流水线优化设计

SM4算法是我国商用密码标准,广泛应用于信息安全领域.由于SM4实现需要多次迭代和循环,所以SM4算法适合用硬件来实现.提出了一种基于ROM的并行S盒设计,面向SM4 ECB模式轮密钥更新的流水线结构,并且在此流水线基础上基于SIMD思想,对流水线结构进一步优化,减少了轮密钥生成的任务开销,实现了单轮密钥生成,多加解密数据流同时运算.提出的ROM流水线结构相比LUT流水线结构、BRAM流水线结构,降低了硬件资源使用,吞吐量分别提高了1.33倍和1.46倍;相比BRAM+寄存器流水线结构,节省了大量寄存器资源,而吞吐量没有明显下降.SIMD流水线结构当为1轮密钥生成4路加解密结构时,资源消耗仅为ROM流水线结构的2.5倍,效率提高了4倍.

SMS4的线性传播轨迹

通过分析SMS4算法结构,给出了SMS4的线性传播轨迹。通过研究SMS4的线性传播轨迹,推导出了SMS4算法的r轮线性传播轨迹的一般表达式。这为进一步研究SMS4算法的活动轮函数等问题提供了基础。

单分散球形CaWO_4∶Re^(3+)(Sm^(3+),Eu^(3+))红色荧光粉的制备及其发光性能

目前使用的白光LEDs荧光粉,主要是适于蓝光GaN芯片激发的黄、绿、红色稀土荧光粉。黄、绿光荧光粉技术已经相对完善,而发光良好、性能稳定的红色荧光粉比较少。因此,需要开发新型的蓝光激发型红色荧光粉。相对于传统的高温固相法制备荧光粉体,本文利用水热法在较低温度160℃成功制备出了发光性能良好的单分散球形钨酸钙红色发光材料CaWO4∶Sm^(3+)和CaWO_4∶Eu^(3+)。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱仪(PL)等表征手段,研究了所制备材料的晶体结构、表面形貌以及光学特性。讨论掺杂稀土离子浓度、反应时间等条件的改变对样品形貌以及发光性能的影响。结果显示,掺杂浓度不仅影响材料的形貌,还影响其发光强度。当Sm^(3+)和Eu^(3+)掺杂量分别为6%和4%时,CaWO_4∶Sm^(3+)和CaWO_4∶Eu^(3+)材料的发光性能最优。研究结果表明,Sm^(3+)和Eu^(3+)掺杂的CaWO_4材料可以作为荧光灯和蓝光芯片LED用荧光粉的备选材料。

高浓度Sm_2O_3掺杂的BIT陶瓷微结构与电性能研究

采用固相烧结工艺制备了高浓度Sm2O3掺杂的Bi4Ti3O12(BIT)基陶瓷材料。研究了不同的Sm2O3掺杂浓度和温度对BIT基陶瓷材料的显微结构及电性能的影响。结果表明:当Sm2O3浓度为12.0 mol%时,有Bi0.56Sm1.44Ti2O7第二相出现,BIT陶瓷室温介电常数为114,室温介质损耗(tanδ)为0.002;当Sm2O3浓度为6.0mol%时,陶瓷材料的室温介电常数为119,室温介质损耗(tanδ)为0.0027。

一种低功耗抗差分功耗分析攻击的SM4算法实现

128位的SM4算法是我国公布的第一个商用密码算法,主要应用于无线局域网.为了提高算法的抗差分功耗分析攻击能力,SM4算法采用了加法掩码的方法来抵抗一阶差分功耗分析攻击.通过功耗分析攻击实心眼可以发现,加法掩码后的SM4算法能够有效地抵抗差分功耗分析攻击.为了实现一款面积小、功耗低SM4算法硬件电路,SM4S盒硬件电路采用了PPRM结构.在SMIC 0.18μm的工艺库下功耗仿真值为0.74mW@10MHz,PPRM结构的S盒与复合域方法实现的S盒相比功耗减少了70%.

基于SM4轮函数设计的认证加密算法

认证加密算法,作为一种对称密码算法,能够同时保护数据的机密性和完整性,在信息安全领域有着重要作用.现有的认证加密算法大多是基于分组密码的工作模式设计的,底层需要调用全轮的分组密码,效率受到很大限制.本文主要考虑从基本部件出发直接设计一个高效的认证加密算法.首先结合国产分组密码标准SM4与广义Feistel结构给出了一种通用的结构设计.然后以抵抗碰撞攻击为安全性目标,利用混合整数规划(MILP)方法搜索得到了一些状态大小和效率各不相同的结构,这些结构可以被用来构造消息认证码和认证加密算法.最后,利用目前搜索得到的状态大小和效率较优的结构设计了一个认证加密算法,并进行了初步的安全性分析和软件实现,其速度约为SM4-GCM速度的10倍.

基于柔性配体5-[N-乙酸根(4-吡啶基)]四唑(a4-pytz)与Fe(II)和Sm(III)两个配合物的合成与表征

5-[N-乙酸根(4-吡啶基)]四唑钾盐(简写为Ka4-pytz)与(NH4)2Fe(SO4)2和SmCl3·6H2O在水-甲醇体系中反应,得到两个新的配合物,[Fe(a4-pytz)2·2H2O]·2H2O (1)和[Sm4(a4-pytz)8(H2O)18]Cl3·10H2O (2)。通过元素分析,红外光谱分析及X-射线单晶衍射对两个配合物进行结构表征。单晶衍射结果显示了配合物1和2都具有一维链状结构。但不同的是,配合物1的一维链是通过a4-pytz作为双齿配体,经四唑环上的氮原子和羧基的一个氧原子与Fe(II)相连而成的;而配合物2的结构形成源于羧基的桥联作用,氮原子未配位。通过氢键作用,配合物1和2形成了三维结构。室温下研究了配合物1和2的荧光性质。

橙红色荧光粉Li_2CaSiO_4:Sm^(3+)的发光性能研究

文章采用高温固相法经两次煅烧合成了一系列橙红色Li_2CaSiO_4:xSm^(3+)荧光粉,并利用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的物相及发光性质等进行了表征。结果表明,架状硅酸盐Li_2CaSiO_4:xSm^(3+)荧光粉为纯相;荧光样品在408nm近紫外光激发下,有4个发射峰,分别位于565、604、652和713nm处,归属于Sm^(3+) 的5G5/2→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2)的特征跃迁,其中位于604nm处的主发射峰的相对发光强度最强。Sm^(3+) 的最佳掺杂浓度为1.5mol%,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。计算了该荧光粉掺杂不同浓度Sm^(3+) 的荧光寿命。

针对SM4算法的功耗模板-碰撞分析

分析发现在非平衡Feistel结构的SM4算法中,前后轮次的中间数据具有相关性。因此,通过内部碰撞原理并结合模板匹配的方法后,可用于恢复SM4算法轮子密钥,并给出了一种针对SM4算法的功耗模板-碰撞分析的侧信道方法。分析时选择特殊的明文采集功耗曲线,将算法加密过程中非平衡Feistel结构的右半部分的中间变量值(如S盒输出值)作为分析目标,利用每一轮各中间变量值碰撞来恢复轮子密钥。实验验证证明,在未加掩码情况下,大约采用2 500条功耗曲线(模板曲线除外),可有效实施分析。相比于传统碰撞分析方法,该方法降低了计算复杂度,将碰撞分析方法扩展到非平衡Feistel算法结构,提高并增强了碰撞分析方法的适用性与实用性。

非平衡Feistel结构密码算法的不可分辨性

为研究不可分辨性对分组密码算法实际保密强度的影响,以国密SMS4分组密码算法使用的非平衡Feistel结构为对象,构建了以区分器为核心的结构模拟器;通过对非平衡Feistel结构迭代特性的考虑,结合形式化证明方法,对非平衡Feistel结构的最小安全边界及其与不可分辨性之间的关联进行了研究和分析。结果表明:以SMS4为代表的非平衡Feistel结构在确保安全强度的前提下,最小能够约简至18轮迭代结构,且该约简结构与随机结构置换具备不可分辨性。

使用压缩函数的非平衡Feistel结构的伪随机性和超伪随机性

从可证明安全的角度研究使用压缩函数的非平衡Feistel结构(UFN-C)的安全性,证明了k+1轮UFN-C是伪随机的,k+2轮UFN-C是超伪随机的;进一步地,探讨了UFN-C的有效构造,降低了Naor和Reingold在1999年文章中类似结构对伪随机函数个数的要求.最后,针对一类具体的UFN-C——SMS4,分析其广义形式SMS4-like结构的伪随机性和超伪随机性,为设计与使用该类结构的分组密码提供了可证明安全的理论依据.

三维无限伸展结构稀土配合物K_3{[Sm(H_2O)7]_2Na-[α-SiW_(11)O_(39)Sm(H_2O)_4]_2}·14H_2O的合成、结构及性质研究

以 Sm2O3, HClO4, NaOH和α -K8SiW11O39·nH2O等为原料合成了组成为 K3{[Sm(H2O)7]2Na[α-SiW11O39Sm(H2O)4]2}·14H2O 的三维无限伸展结构稀土配合物, 并经 IR, UV 光谱,ICP 原子发射光谱, TG-DTA, 循环伏安, 变温磁化率和 X 射线单晶衍射等分析手段进行了表征.X射线单晶衍射测定表明, 该化合物属于三斜晶系, Pī 空间群, 晶胞参数: a = 1.2462(3), b =1.2652(3), c = 1.8420(4) nm, α = 87.45(3), β = 79.91(3), γ = 82.57(3)°, Z = 1, R1 = 0.0778, wR2 =0.1610. 结 构 分 析 结 果 显 示 , Sm3+(1) 配 离 子 镶 嵌 在 [α-SiW11O39]8? 的 空 缺 位 置 形 成[α -SiW11O39Sm(H2O)4]5?亚单元, 两个[α -SiW11O39Sm(H2O)4]5?亚单元通过两个 Sm(1)-O-W 桥互相连接形成标题化合物的二聚体结构单元[α -SiW11O39Sm(H2O)4]2 , 相邻的二聚体结构单元又10?通过两个Sm3+(2)配离子和一个Na+(1)离子桥连成一维链状结构, 链与链之间通过K+ (1)离子连接成二维网状结构, 网状结构又通过 K+(2)离子构筑成新奇的三维无限伸展结构. TG-DTA 结果表明,标题化合物阴离子骨架分解温度为 554℃. 循环伏安行为测试表明, 标题化合物阴离子在 pH =3.1 的水溶液中存在两步氧化还原过程. 变温磁化率结果表明,