SIMON算法的白盒实现与分析

在白盒攻击环境下,攻击者可以访问密码算法的实现过程,观测算法运行的动态执行和内部细节,并任意修改.2002年Chow等人首次提出了白盒密码的概念,利用查找表技术提出了AES算法和DES算法的白盒实现所采用的方法称为CEJO框架.白盒实现将已有的密码算法进行编码混淆,在白盒攻击环境下以软件的形式达到保护密钥的目的,同时保证算法结果的正确性.SIMON算法是一种轻量级分组密码算法,因其良好的软硬件实现性能被广泛应用于物联网设备中,研究该算法的白盒实现具有重要现实意义.给出SIMON算法的两种白盒实现第1种方案(SIMON-CEJO)采用经典的CEJO框架,利用网络化编码对查找表进行保护,从而混淆密钥.该方案占用内存为369.016 KB,安全性分析表明SIMON-CEJO方案可以抵抗BGE攻击和仿射等价算法攻击,但不能抵抗差分计算分析.第2种方案(SIMON-Masking)采用Battistello等人提出的编码方式,对明文信息和密钥信息进行编码,利用编码的同态性,将异或运算和与运算转化为模乘运算和表查找操作;最后进行解码,得到对应的密文结果在算法运行过程中,对与运算添加布尔掩码,编码的随机性保护了真实密钥信息,提高了方案抵抗差分计算分析和其他攻击的能力.SIMON-Masking占用内存空间为655.81 KB,基于勒让德符号的二阶差分计算分析的时间复杂度为O(n2klog2p).这两种方案的对比结果表明,经典的CEJO框架无法有效防御差分计算分析,运用新型编码并添加掩码是一种有效的白盒实现方法.

Simon量子算法攻击下的可调加密方案研究

随着量子计算机和量子计算技术的迅速发展,量子算法对密码系统安全性的威胁迫在眉睫。之前的研究表明,许多经典安全的对称密码结构或方案在基于Simon算法的量子攻击下不安全,例如3轮Feistel结构、Even-Mansour结构、CBC-MAC、GCM和OCB等方案。可调加密方案通常设计为分组密码工作模式,用于磁盘扇区加密,其结构可以分为Encrypt-MaskEncrypt(CMC、EME、EME*等)、Hash-CTR-Hash(XCB、HCTR、HCH等)和Hash-ECB-Hash(PEP、TET、HEH等)三种类型。本文利用Simon算法,对HCTR、HCH、PEP和HEH四种可调加密方案进行了分析,研究结果表明这四种可调加密方案在选择明文量子攻击下是不安全的,使用多项式次的量子问询即可得到与方案秘密值有关的周期函数的周期,进而将其和可调随机置换区分开来。对于利用Simon算法对可调加密方案的攻击,构造周期函数是关键。一般基于两种特殊形式的可调加密方案构造周期函数:一种是固定调柄,一种是变化调柄。本文用变化调柄的方法给出了对CMC和TET两种可调加密方案更简洁的量子攻击方法。通过对比分析,固定调柄和变化调柄两种不同的Simon量子攻击方式得到的周期不同,可结合得到进一步的结果。最后本文从固定调柄和变化调柄的角度对可调加密方案的一般量子攻击方法进行了总结,并给出了对基于泛哈希函数可调加密方案(Hash-CTR-Hash和Hash-ECB-Hash)的通用攻击。

基于量子Simon算法对分组密码类EM结构的密钥恢复攻击

文章基于量子Simon算法(一类经典量子周期寻找算法)的量子过程以及应用,对类EM结构进行基于量子Simon算法的密码分析,以类EM结构的加密算法为研究对象,运用量子Simon算法,构造适用于Simon算法的函数,对类EM加密结构的5轮加密过程进行密钥恢复攻击。结果显示,在密钥长度的多项式时间内,文章所提方法可以成功恢复出第五轮加密密钥,且根据此密钥可以分析出其他轮密钥。研究结果表明,在密钥长度的多项式时间内,可以找到其中一个密钥,量子条件下密钥的可恢复性说明该结构的安全轮数应当高于5轮,为未来对称密码体制的研究和发展奠定了一定的基础。

基于Simon算法的量子分析方法概述

1994年提出的Shor算法给公钥密码算法RSA和ECC带来了巨大的威胁,在对称密码领域,威胁主要来自Grover算法和Simon算法。其中基于Grover算法的攻击可以通过增加密钥长度来规避,更多的威胁来自Simon算法。通过介绍多种基于Simon算法对工作模式与密码结构的量子攻击方案,在量子计算假设下给出了与经典计算环境下不同的安全性结论。说明了研究对称密码量子安全性理论的必要性,对设计抗量子安全的对称密码结构与工作模式给出了理论指导。

R^(1+1)中Maxwell-Chern-Simons-Higgs模型解的L^(∞)估计

用能量守恒估计和特征线估计的方法解决(1+1)维Maxwell-Chern-Simons-Higgs模型解的Sobolev范数增长性估计问题,给出模型有限能量解的一阶导数的L^(∞)估计,并通过改进指数增长得到解的H^(2)范数的多项式增长.

视觉运动Simon效应和认知Simon效应的影响因素及机制

Simon效应是指与反应要求无关的刺激位置和反应位置在同侧时,个体反应更快更准确的现象。对于Simon效应的产生机制,大多数研究者认为,在不同实验情境中获得的Simon效应有共同的产生机制。但是,越来越多的证据显示,在刺激形式、排列方式、刺激—反应规则以及反应方式等因素的影响下,存在两种不同性质的Simon效应,即视觉运动Simon效应和认知Simon效应。视觉运动Simon效应源于刺激位置自动激活其同侧反应所产生的影响,认知Simon效应源于转译生成的编码间的相互干扰,两者分别与背侧通路和腹侧通路的加工有关。

Go/No-Go范式中非反应手状态对Simon效应性质的影响

采用go/no-go范式改进的Simon任务来考察非反应手的状念对Simon效应性质的影响。结果发现:实验一要求非反应手放在除了反应键盘和桌面之外的任何位置,不会产生Simon效应;实验二要求非反应手放在桌面的固定位置,产生的Simon效应随反应时增大而减小,即视觉运动Simon效应;实验三要求非反应手放在固定的非反应键上,产生的Simon效应却随反应时增大而增大,即认知Simon效应。这说明非反应手状态能影响Simon效应的性质。

具有复合埋层的新型SIMON材料的制备

采用氮氧共注入方法制备了新型的 SIMON(separation by implanted oxygen and nitrogen) SOI材料 .采用不同的制备方法分别制作出样品并进行了结构测试和分析 ,发现 SIMON材料的结构和质量对注入条件和退火工艺非常敏感 .并对各种氮氧复合注入技术做了分析和比较 。

SIMON轻量级密码算法的唯密文故障分析

在随机半字节故障模型下,针对Feistel结构的SIMON密码进行了唯密文故障攻击。导入随机半字节故障产生错误密文,对每个错误密文解密生成中间状态,利用统计学的知识分析中间状态的分布,在原有的SEI区分器、GF区分器、MLE区分器、MLE-SEI双重区分器、GF-SEI双重区分器和GF-MLE双重区分器的基础上,提出了新型的GF-MAP双重区分器、HW-MLE双重区分器、GF-HW双重区分器和HW-MAP双重区分器,对SIMON密码全部版本进行了统计分析。结果表明,SIMON密码不能抵抗唯密文故障攻击,并且所提新型区分器在SIMON密码中需要故障数更少,攻击效果更好。研究成果为其他类似结构的算法提供了重要的借鉴。

Simon效应及其反转现象作用机制的研究

研究运用任务干扰的实验范式,试图从探讨刺激出现的空间位置与反应效果之间的关系来推测Simon效应及其反转现象的作用机制。结果表明:(1)当相关刺激-反应匹配不相容时,颜色刺激在左、右位置呈现,当明显标记反应键时,出现Simon效应的反转。(2)当手指遮住反应键的标记时,没有反转。(3)当颜色刺激在中央位置,声音在左、右耳发生时,没有反转。说明显示-控制排列对应性是产生Simon效应反转的最重要因素,逻辑再编码只起到次要的作用。

人际情境对幼儿联合Simon效应的影响机制

联合Simon效应是考察幼儿共同表征能力的一个有效指标,本研究采用联合Simon任务范式通过两个实验考察幼儿联合Simon效应稳定产生的年龄阶段以及不同人际情境对该效应的影响机制。实验1首先以3个年龄段幼儿为研究对象来考察幼儿联合Simon效应产生的年龄阶段,以揭示共同表征能力的发生发展趋势。实验2在实验1基础上以出现稳定联合Simon效应的5岁幼儿为研究对象,进一步考察该能力水平是否受到人际情境的影响及背后的机制。结果表明,与3岁相比,4岁幼儿开始出现联合Simon效应,但尚不稳定,5岁幼儿的联合Simon效应达到更加稳定水平;不同人际情境对幼儿的共同表征能力产生影响,相较合作情境,竞争情境对幼儿联合行动的共同表征能力有抑制作用。本研究结果很好地支持了参考编码理论,并拓宽了对共同表征理论的理解。

有机物的Simons电化学氟化法进展

介绍了有机物Simons电化学氟化法的合成方法、原理和影响氟化过程的主要因素。探讨了氟化反应器设计、氟化产物分离、氟化产物分析测定以及氟化过程工业化存在的主要问题。提出了采用Ni合金电极实现有机物Simons电化学选择性氟化的新思路。指出了开展电极/溶液界面热力学特性及反应动力学规律研究、三维电极电化学反应器应用基础研究以及氟化产物在线检测分析测定方法研发等主要研究方向。

三维空间中视觉空间返回抑制对Simon效应的影响

通过虚拟现实技术构建虚拟三维场景,采用视觉空间返回抑制范式与Simon任务的变式相结合,操纵了目标深度、线索有效性以及空间一致性三个变量,考察三维空间深度位置上视觉空间返回抑制如何影响任务无关的反应表征(Simon效应)。结果发现,(1)三维空间深度位置上存在基于空间的返回抑制效应,且空间返回抑制效应会削减Simon效应;(2)目标出现在远处空间时,线索化条件下的Simon效应显著大于非线索化条件下的Simon效应;(3)目标出现在近处空间时,线索化条件与非线索化条件下的Simon效应之间无显著差异。研究表明,空间返回抑制并不是"深度盲",且目标的空间位置会对空间返回抑制与Simon效应的交互关系产生影响。

SIMON系列轻量级分组密码故障立方攻击

针对SIMON密码按位与&运算特性以及现有立方攻击与故障攻击的不足,给出一种故障立方攻击方法.根据线性和二次多项式数量确定候选故障注入轮;利用差分特征表确定故障注入的具体位置;利用离线阶段求得的大量低次多项式,恢复部分轮密钥,并结合密钥猜测攻击恢复全轮密钥.结果表明:对SIMON32/64进行故障立方攻击,需要平均注入故障69次,计算复杂度为247.91,优于现有立方攻击;相比于差分故障攻击,采用故障立方攻击方法确定故障位置更有效,故障模型更易实现,且整个攻击过程具有自动化程度高的特点.该方法可为核心运算次数较低的轻量级分组密码提供借鉴.

基于物体的注意对Simon效应的调节

本研究采用双长方形框范式的变式将注意分离为基于空间和基于物体的注意,在此基础上探讨了注意对Simon效应的调节是否由基于物体的注意引起。结果发现,当长方形框水平排列时在基于物体的注意条件下Simon效应增大,而当长方形框垂直排列时在基于物体的注意条件下Simon效应没有显著变化。这表明,在长方形框水平排列时基于物体的注意可以调节Simon效应。实验结果部分支持了动态版的参照编码假设和物体文件整合假设。

SIMone胎儿分娩模拟系统在产科异常分娩教学中的应用

首都医科大学附属北京友谊医院妇产科教研室引用SIMone胎儿分娩模拟系统用于产科异常分娩的见习教学中,极大地激发了学生的学习兴趣,提高了学生的操作技能及临床思维能力,明显改善了教学效果。

Simon效应源于反应选择阶段：基于知觉负荷对Simon效应的影响

将Simon任务与知觉负荷任务的视觉搜索范式相结合,通过比较高低负荷条件下Simon效应的大小,探讨Simon效应的产生是否与刺激鉴别阶段有关.实验一的刺激为颜色,实验二的刺激为字母.两个实验的结果均显示,高负荷条件和低负荷条件下的Simon效应差异并不显著,表明Simon效应的产生与刺激鉴别阶段的加工无关,同时也说明无关刺激位置的编码是自动激活的.

轻量级分组密码SIMON代数故障攻击

针对SIMON现有故障攻击中存在的故障深度小、手工推导复杂等问题,给出一种代数故障攻击(AFA)方法。首先给出SIMON核心运算‘&’代数表示方法并构建全轮正确加密代数方程组;其次注入故障并将故障信息表示为代数方程,提供故障已知和故障未知两种模型,给出两种模型故障表示方法;最后利用Crypto Minisat-2.9.6解析器求解方程组恢复密钥。实验结果表明:利用单比特故障对SIMON32/64进行攻击,故障位置选取第26轮,故障已知和未知模型仅需5个和6个故障即可恢复全轮密钥;利用n比特宽度故障对SIMON128/128进行攻击,故障位置选取第65轮,两种模型均只需2个故障即可恢复全轮密钥。此外,对比故障已知和未知模型发现,随故障数递增密钥求解时间的决定因素将由故障信息量变为方程组计算量。

利用Simons模型研究卫星羽流污染

发动机羽流对卫星引起干扰力矩及沉积效应,对羽流污染分析是卫星污染分析中的重要部分。文章在分析发动机羽流流动特点的基础上,详细介绍了Simons模型,并将其用于某卫星20 N发动机羽流对其邻近壁面沉积污染的模拟。计算结果表明,羽流会对邻近壁面产生污染沉积效应,平均沉积速率1．89×10^(-4)kg/(s·m^2)。通过此算例证明,Simons模型是一种有效的快速估算羽流污染的工程方法。

SIMON64算法的积分分析

SIMON系列算法自提出以来便受到了广泛关注。积分分析方面,Wang,Fu和Chu等人给出了SIMON32和SIMON48算法的积分分析,该文在已有的分析结果上,进一步考虑了更长分组的SIMON64算法的积分分析。基于Xiang等人找到的18轮积分区分器,该文先利用中间相遇技术和部分和技术给出了25轮SIMON64/128算法的积分分析,接着利用等价密钥技术进一步降低了攻击过程中需要猜测的密钥量,并给出了26轮SIMON64/128算法的积分分析。通过进一步的分析,该文发现高版本的SIMON算法具有更好抵抗积分分析的能力。