Vigenere密码加密和解密的程序实现

在计算机网络中,为了保证数据的安全,常常要对数据进行加密和解密。介绍了用VisualC++6.0实现Vigenere密码快速加密和解密。

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

基于分层结构的匹配量隐藏加密多重映射方案

匹配量隐藏的加密多重映射(EMM)方案可以防止攻击者利用匹配量泄露推理搜索的明文,但是现有方案存在查询计算开销较大的问题。基于被检索数据的匹配量往往服从齐夫定律的特性,设计了一种分层结构的匹配量隐藏EMM方案。相对将全部键值匹配量填充至相等的朴素设计,所提方案将对整体数据的填充转为对多块子数据的填充,减少了存储开销,并实现了常数复杂度的查询开销。安全性分析表明,所提方案能够在查询结果无损的情况下实现匹配量隐藏。仿真结果表明,与当前最高效的方案XorMM相比,所提方案能够以增加10%的存储开销为代价,减小90%的查询计算开销,显著提高查询效率。

可撤销属性加密的区块链数据访问控制方法

针对区块链数据共享中存在的粗粒度访问控制问题,提出一种基于属性撤销密文策略属性基加密的区块链数据访问控制方法。在现有方案基础上进行改造,引入预解密过程,结合属性撤销列表实现属性实时撤销;基于非对称群下的DBDH困难问题假设进行安全性证明;基于超级账本Fabric进行系统设计,结合星际文件系统采用链上链下存储方式解决区块链容量不足和系统效率问题。实验结果表明,所提方案撤销属性时无需更新密钥密文重复上链,仅需要6次Pairing操作进行预解密和解密,且在大规模属性集下,预解密时间和解密时间平均保持在百毫秒左右的常量级上,实现区块链数据高效、细粒度的访问控制。

数据加密技术在计算机网络安全中的应用研究

随着计算机网络技术的不断发展,它对人们的生活和工作产生了深远的影响。数据加密技术多种多样,但要想真正提升计算机网络的安全性,必须将其与网络安全紧密结合,加强对数据加密技术的科学应用,从而提高计算机网络的安全性和稳定性。本文首先从数据加密技术的概念及算法出发,剖析了计算机网络中存在的安全风险;其次阐述了计算机网络安全中数据加密技术的应用类别;最后深入讨论数据加密技术在计算机网络安全中的实际应用,以供有关人员参考。

一种基于SHVE的连接查询动态对称可搜索加密方案

对称可搜索加密(searchable symmetric encryption,SSE)因其较高的搜索效率得到了人们的广泛关注.支持连接查询的对称可搜索加密方案可以提高方案的功能性.然而现有大部分连接查询方案不支持对加密数据库的动态更新操作,结合静态对称隐藏向量加密(symmetric hidden vectors encryption,SHVE)的定义,提出支持动态数据更新的动态对称隐藏向量加密(dynamic SHVE,DSHVE)的定义,并在此定义下构造了一种适用于可搜索加密应用场景的DSHVE方案.在此基础上,通过引入基于盲指数计算的不经意动态交叉标签,设计具有前向和后向隐私的向量数据存取结构,构造了支持连接查询的动态对称可搜索加密方案,给出了方案的详细工作过程和正式的安全性分析.理论分析和实验结果表明,连接查询时,该方案能够在不明显增加存储和计算开销的前提下,有效避免泄露匹配文档索引之外的结果特征.同时该方案能够仅通过单轮通信实现连接查询,具有较低的通信开销和较高的搜索效率.

面向加密货币交易介质及过程的安全综述

由区块链技术和密码学共同构成的去中心化加密货币正遭受日益增多的安全攻击,如何确保加密货币交易安全成为当前的热门议题。而作为交易介质的加密货币以及用于存管的加密钱包成为了安全研究的焦点。为此,研究人员开发了多种密钥管理和检测技术,以确保加密钱包的机密性、完整性和可用性。同时,针对中心化和去中心化交易所的安全漏洞及攻击手段,研究人员也提出了相应的检测和预防策略。此外,文章综合评述了加密货币交易过程中的潜在攻击类型、检测技术与防御措施。最后,对加密货币交易体系的安全问题进行了总结,并对未来发展的方向展开了前瞻讨论。

基于格的可搜索公钥加密研究进展

随着数据的爆发式增长和云计算的快速发展,用户对数据安全共享和查询的需求逐渐增加。可搜索公钥加密技术允许资源受限的用户高效地搜索云服务器中存储的加密数据,为云数据安全查询问题提供了一种有效的解决方法。然而随着量子时代的到来,现有密码体制面临巨大的冲击,格密码由于具有可归约到最坏情况困难假设、抗量子攻击、安全性高等优势受到广泛关注。文章从安全性、功能性角度对基于格的可搜索公钥加密技术的研究进展进行综述,首先概述了基于格理论的公钥密码研究进展,介绍了可搜索公钥加密的定义及安全模型。然后重点分析现有格上可搜索公钥加密方案,以攻击手段为出发点对方案的安全性研究进行分析,从通信开销和计算复杂度两方面对方案的算法效率进行对比。最后总结了格上可搜索公钥加密技术的应用场景和未来研究趋势。

基于全同态加密优化的云数据隐私保护方法

为了提升云数据的安全性,改善数据加密时间长以及加密效果较差等问题,提出一种基于全同态加密优化的云数据隐私保护方法。通过生成对抗网络模型学习原始数据中的重要特征,确保合成的数据和初始数据之间具有较高的相似度,使其能够满足差分隐私特征。引入PKI对数据所有者和用户身份认证处理,完成密钥的产生和分发,根据差分隐私特征将用户所有者的数据划分为不同类型,获取用户访问特征向量。构建全同态加密机制,同时引入代理重加密机制,通过密钥转换完成数据加密处理,最终实现云数据全同态加密优化。实验对比结果表明,上述加密方案能够快速完成数据加密处理,有效确保数据的安全性。

基于三维超混沌映射的图像加密及其FPGA实现

随着信息技术的不断发展,确保信息安全已成为重要问题,而图像作为被广泛使用的多媒体工具,时常面临着泄露的风险,针对该问题提出一种基于三维超混沌映射的图像加密算法。该算法首先构造一个离散三维超混沌系统,此系统相较于传统的混沌系统拥有更好的混沌特性,所生成的序列具有更强的随机性。然后在此序列的基础上对图片进行置乱和扩散:在置乱阶段,通过混沌序列对原始图片的像素点进行索引排序,实现像素置乱;在扩散阶段,使用处理后的混沌序列对置乱图像的像素值进行分层异或,实现像素扩散。软件仿真和性能分析表明,该算法具有较高的安全性和较强的抗干扰能力,最后通过FPGA硬件平台完成图像加密。整个算法包括软件仿真和硬件实现两个部分,能够有效提升学生将理论和实践相结合的能力,增强学生对非线性理论的理解。

基于同态加密的隐私保护与可验证联邦学习方案

Cross-silo联邦学习使客户端可以在不共享原始数据的情况下通过聚合本地模型更新来协作训练一个机器学习模型。然而研究表明,训练过程中传输的中间参数也会泄露原始数据隐私,且好奇的中央服务器可能为了自身利益伪造或篡改聚合结果。针对上述问题,文章提出一种抗合谋的隐私保护与可验证cross-silo联邦学习方案。具体地,对每个客户端中间参数进行加密以保护数据隐私,同时为增强系统安全性,结合秘密共享方案实现密钥管理和协同解密。此外,通过聚合签名进一步实现数据完整性和认证,并利用多项式承诺实现中央服务器聚合梯度的可验证性。安全性分析表明,该方案不仅能保护中间参数的隐私及验证数据完整性,而且能够确保聚合梯度的正确性。同时,性能分析表明,相比于现有同类方案,文章所提方案的通信开销显著降低。

一种改进类提升方案的双彩色图像加密系统

如今图像信息安全面临着严峻的考验,而图像加密技术是应对这一考验最有效的手段之一。由于提升方案在图像加密中具有更快的加解密速度和良好的安全性,所以越来越多基于提升方案的加密系统被提出。文中提出了一种改进类提升方案的双彩色图像加密系统。首先,将彩色图像分成3个通道:R通道、G通道和B通道。然后,将每个图像分别当成魔方的6个面,使用随机序列控制魔方的旋转,从而达到置乱和加密图像的效果。其次,为了使整个系统具有更高的安全性,将改进类提升方案的更新和预测函数由类感知器网络(Perceptron-Like Network,PLN)代替。与原先运算简单的线性函数相比,PLN具有更加复杂的计算和不可预测性。通过所提结构得到的加密图像具有更高的加密质量,因此可以更好地将图像信息扩散到各个像素之间。大量的实验结果表明,该系统可以很好地抵抗各种攻击,具有很高的安全性;并且本系统对普通图像和密钥都具有很强的敏感性,因此可以应用于实际的图像加密。

基于字典的压缩加密查询方案研究

RDF(资源描述框架,Resource Description Framework)压缩方案可以有效压缩庞大的RDF数据集,RDF加密方案可以有效提高数据的安全性。结合这两种方案,该文提出了一种基于字典的压缩加密查询方案。首先,通过原始的RDF数据集构建字典集,实现数据的压缩;然后,通过字典集生成密文ID三元组,实现数据的加密。将字典集存放在可信区域,密文ID三元组存储在不可信区域。查询时,首先通过字典集将查询语句中的关键词转换成对应的密文关键词,然后在密文ID三元组上查询与密文关键词相关的数据,将得到的密文数据传送至可信区域,在可信区域进行解密和解压缩操作,得到最终的明文数据。该方案将查询操作与解密解压缩操作分开,查询只在不可信区域操作,解密解压缩则在可信区域操作,从而进一步提高数据的安全性。最后,在5个数据集上与其他RDF加密方案进行了对比实验,实验结果证明了该压缩加密查询方案在查询性能上有一定的提升,验证了该方案是可行的和有效的。

支持等式测试及密码逆向防火墙的SM9标识加密方案

支持等式测试的标识加密(identity-based encryption with equality test, IBEET)体制解决了传统等式测试方案中证书管理的问题,得到了广泛的关注.但现有的IBEET体制难以抵抗渗透攻击,且都是基于国外密码算法设计,不具有自主知识产权.基于此,提出一种支持等式测试并具有密码逆向防火墙的SM9标识加密方案(SM9 identity-based encryption scheme with equality test and cryptographic reverse firewalls, SM9-IBEET-CRF).该方案在用户与云服务器的上行信道间部署密码逆向防火墙(cryptographic reverse firewalls,CRF),对用户发出的信息执行重随机化以达到抵抗渗透攻击的作用.该方案拓展国密算法SM9至IBEET领域中,提升其运行效率并丰富国密算法在云计算领域的研究.给出了SM9-IBEET-CRF的形式化定义和安全模型,并在随机预言机模型中考虑2种不同的敌手将此方案在选择密文攻击下的不可区分性与单向性分别形式化地规约到BDH困难假设上.同时,该方案通过考虑第3种敌手证明CRF的部署为其带来维持功能性、保留安全性以及抵抗渗透性.实验仿真和分析结果展示了该方案的有效性.

基于行列异或的Arnold双置乱图像加密方法

针对目前加密图像单一以及加密算法安全性不高的问题,提出基于行列异或的Arnold双置乱图像加密方法。实施过程:首先根据Arnold变换公式对图像进行灰度空间置乱和位置空间置乱,然后进行行按位异或操作,其次,将上述结果再进行一次位置空间置乱,最后再进行列按位异或运算。该方法有效增强了传统Arnold双置乱的置乱效果,使图像得到充分扩散,最终得到密文图像。实验结果表明,本文方法能实现等长和不等长图像的置乱,改善了常规Arnold方法的置乱效果,有效降低了图像相邻像素间的相关性,保证了图像传输过程中的安全性和鲁棒性要求。

基于多混沌映射算法的图像可逆化加密仿真

原图像经过对矩阵元素随机打乱可得到加密图像,加密后的图像可以有效防止已知攻击。可逆映射可以高效地实现像素置乱,但由于离散混沌序列的初始条件较为敏感,因此像素扩散置乱难度较大。为此提出基于多混沌映射算法的图像可逆化加密方法,在图像加密过程中,采用扩散置乱和Arnold变换置乱图像,通过Logistic映射系统和Chen系统生成离散混沌序列,置乱后图像中红、绿、蓝三基色分别执行异或运算,从而输出加密图像。在图像解密过程中,分别对扩散置乱、Arnold变换以及图像加密执行逆映射,输出解密图像,完成图像可逆化加密。实验结果表明,所提方法密钥敏感性和原图与解密图像像素值分布更均匀、相邻像素相关性更低,鲁棒性更强。

基于二维离散混沌系统和DNA的图像加密方案

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题,基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统,并将其与DNA编码结合,设计一个混沌图像加密方案.所设计的混沌系统模型中不含非线性项,系统具有超混沌动力学行为;加密方案中用于加密的混沌序列为明文图像像素与密钥的加取模运算结果,图像按4×4大小予以分块,扩散算法中的DNA加减、异或、同或等运算分别基于DNA编码规则1、规则4和规则7.仿真实验和性能分析结果表明:加密方案的密钥空间达到2^(266),信息熵为7.9993 bit,密钥灵敏度达到10^(−15),平均像素变化率(number of pixel change rate,NPCR)、统一平均变化强度(unified average change intensity,UACI)、块平均变化强度(block average change intensity,BACI)分别为99.6092%、33.4664%、26.7718%.

抵抗泄露攻击的无线传感器网络分组加密算法

混沌作为一种复杂的动力学系统,和密码学中的很多特性具有相似性。混沌内在的类随机特性对应于伪随机序列,混沌对初始条件和控制参数的极端敏感性对应于传统密码的混乱扩散特性。结合这些特性,提出抵抗泄露攻击的无线传感器网络分组加密算法。基于混沌S盒方法完成分组初加密,生成子密钥,构建抵抗泄漏攻击的CCA安全密钥以优化无线传感器网络分组加密,通过算法输入的方式优化密钥的加密算法,定义封装密钥空间。利用CPA密钥的安全性保证加密密钥输出,满足无线传感器网络抵抗泄漏攻击的要求。仿真结果表明:所提方法的信息熵值始终高于7.99,执行时间始终低于12.1 ms,所需存储空间始终低于126 bytes,保密性能和保密效果更好,具有较高的实际应用价值。

能群独立的中子输运非结构网格自适应加密

为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能群中子通量密度分别进行后验误差估计,开展能群独立的局部网格加密,获得与各能群的中子通量密度分别匹配的多组非结构网格,即基于共同父网格(粗网格)的多组独立子网格(细网格),进而开发了在这种层次化父-子网格上的多群中子输运模拟耦合算法,通过连续的多轮次自适应加密,实现了不受初始网格分辨率影响的高精度、高效率求解。基于该网格方法建立了间断有限元输运程序ENTER-Ⅱ,并借助开源算法库DEAL.Ⅱ实现了区域分解并行。初步验证表明,计算结果符合良好,时间效率有明显提升。

基于注意力时间卷积网络的加密流量分类

针对目前大多数加密流量分类方法忽略了流量的时序特性和所用模型的效率等问题,提出了一种基于注意力时间卷积网络(attention temporal convolutional network,ATCN)的高效分类方法。该方法首先将流量的内容信息与时序信息共同嵌入模型,增强加密流量的表征;然后利用时间卷积网络并行捕获有效特征以增加训练速度;最后引入注意力机制建立动态特征汇聚,实现模型参数的优化。实验结果表明,该方法在设定的两项分类任务上的性能都优于基准模型,其准确率分别为99.4%和99.8%,且模型参数量最多可降低至基准模型的15%,充分证明了本文方法的先进性。最后,本文在ATCN上引入了一种基于迁移学习的微调方式,为流量分类中零日流量的处理提供了一种新颖的思路。