能源区块链的跨链服务安全技术研究进展

在“双碳”目标推动下,能源产业数字化转型势在必行.随着区块链在能源行业数字化转型应用和发展,能源区块链概念逐渐形成共识,它是区块链与能源互联网深度融合的产业新形态,可助力能源主体之间的高效协作,为绿色低碳等创新业务模式提供技术支撑与服务.能源区块链的规模化发展离不开多层次跨链技术的突破,但能源区块链的跨链服务还面临着许多问题.将目前能源区块链领域的研究现状分为5类,即能源区块链架构、智能合约应用、跨链技术、区块链节点管理和区块链隐私保护,针对这5个方向分别总结相关研究工作,详细梳理出各研究方案的原理、优势与不足;然后,为促进能源区块链的跨链服务安全技术的发展,根据能源区块链的现实需求,结合监管机制与共识机制提出多层次跨链协同监管的能源区块链架构;最后,总结出能源区块链跨链服务安全技术中亟待解决的问题,并提出区块链在能源领域的研究展望.

基于知识图谱的跨项目安全缺陷报告预测方法

安全缺陷报告可以描述软件产品中的安全关键漏洞.为了消除软件产品的安全攻击风险,安全缺陷报告(security bug report,SBR)预测越来越受到研究人员的关注.但在实际软件开发场景中,需要进行软件安全漏洞预测的项目可能是来自新公司或属于新启动的项目,没有足够的已标记安全缺陷报告供在实践中构建此软件安全漏洞预测模型.一种简单的解决方案就是使用迁移模型,即利用其他项目已经标记过的数据来构建预测模型.受到该领域最近的两项研究工作的启发,以安全关键字过滤为思路提出一种融合知识图谱的跨项目安全缺陷报告预测方法KG-SBRP(knowledge graph of security bug report prediction).使用安全缺陷报告中的文本信息域结合CWE(common weakness enumeration)与CVE Details(common vulnerabilities and exposures)共同构建三元组规则实体,以三元组规则实体构建安全漏洞知识图谱,在图谱中结合实体及其关系识别安全缺陷报告.将数据分为训练集和测试集进行模型拟合和性能评估.所构建的模型在7个不同规模的安全缺陷报告数据集上展开实证研究,研究结果表明,所提方法与当前主流方法FARSEC和Keyword matrix相比,在跨项目安全缺陷报告预测场景下,性能指标F1-score值可以平均提高11%,除此之外,在项目内安全缺陷报告预测场景下,F1-score值同样可以平均提高30%.

信息安全风险评估综述

信息安全风险评估是信息系统安全工程的重要组成部分,是建立信息系统安全体系的基础和前提。本文分析了信息安全风险评估所涉及的主要内容,包括国内外现状、评估体系模型、评估标准、评估方法、评估过程等,探讨了国内外测评体系,指出了目前信息安全风险评估需要解决的问题,展望了信息安全风险评估的发展前景。

基于双重信息检索的Bash代码注释生成方法

Bash是Linux默认的shell命令语言.它在Linux系统的开发和维护中起到重要作用.对不熟悉Bash语言的开发人员来说,理解Bash代码的目的和功能具有一定的挑战性.针对Bash代码注释自动生成问题提出了一种基于双重信息检索的方法 ExplainBash.该方法基于语义相似度和词法相似度进行双重检索,从而生成高质量代码注释.其中,语义相似度基于CodeBERT和BERT-whitening操作训练出代码语义表示,并基于欧式距离来实现;词法相似度基于代码词元构成的集合,并基于编辑距离来实现.以NL2Bash研究中共享的语料库为基础,进一步合并NLC2CMD竞赛共享的数据以构造高质量语料库.随后,选择了来自代码注释自动生成领域的9种基准方法,这些基准方法覆盖了基于信息检索的方法和基于深度学习的方法.实证研究和人本研究的结果验证了ExplainBash方法的有效性.然后设计了消融实验,对ExplainBash方法内设定(例如检索策略、BERT-whitening操作等)的合理性进行了分析.最后,基于所提方法开发出一个浏览器插件,以方便用户对Bash代码的理解.

我国信息网络安全学术研究的影响力分析

党的十八大以来,党中央国务院高度重视密码和信息安全,极大地推动了密码和信息安全的科研工作.为了对比中国信息安全学术界国际化研究成果的发展,总结我国近年来在信息网络安全基础研究领域取得的成绩,通过对信息安全顶级国际学术会议中的高质量文章进行分析,从一个角度展示我国信息网络安全学术界国际影响力的变迁.通过统计密码学研究领域学术水平最高、影响力最大的三大顶级学术会议(Crypto,Eurocrypt,Asiacrypt)和信息网络安全领域最具国际影响力的四大顶级学术会议(USENIX Security,CCS,S&P,NDSS)中发表的中国机构为第一署名单位的文章,对中国信息网络安全学术研究影响力进行分析.统计结果表明,党的十八大以来我国信息网络安全学术研究进步非常明显,影响力呈逐年提高态势.清华大学、上海交通大学等仍旧是我国信息网络安全基础研究的排头兵.从不同会议文章的分布看,我国在信息网络安全方面的研究布局是均衡的,但与国际同行的差距依旧明显.

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.

无信息泄漏的比较协议

关于安全多方计算的研究是目前国际密码学界的研究热点.如果能够安全地计算任何函数,就掌握了一个很强大的工具,实际上任何一个密码协议都可以化归一个特殊的安全多方计算协议.特殊的安全多方计算协议的设计与分析又是当前人们致力研究的课题.基于F-隐藏假设以及同态公钥加密体制的语义安全性假设,给出了一个特殊的安全双方计算协议棗无信息泄漏的比较相等协议.该协议具有公平性:一方知道最后结果的等价条件为另一方也知道这个结果;安全性:除了最后结果以外,不泄露有关双方输入的任何信息;有效性:借助于茫然第三方协助完成计算任务,使协议简单有效,但这个第三方不知道最后结果及参与方的秘密,也不能与参与方串谋作弊;并对协议的正确性与安全性进行了理论证明.该协议在网上投标(拍卖)、网上商业谈判、电子选举等领域中有着广阔的应用前景.

智能电网中的移动应用安全技术

移动应用技术引入智能电网使其信息系统和网络边界骤然放大,在安全层面引发了一系列重要挑战,具体问题涵盖移动终端、移动网络和移动应用3个领域。文中从智能电网的移动应用场景入手,分析了移动应用安全需求和相应的技术手段,并给出了一个可信的智能电网移动应用安全架构,从而应对智能电网中的移动应用安全威胁。

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。

一个特殊的安全双方计算协议

安全多方计算是近几年国际密码学界研究的一个热点问题。基于Φ-隐藏假设及同态公钥加密体制的语义安全性假设,给出了一个特殊的安全双方计算协议--保密比较协议,该协议同时确保公平性、安全性、有效性和顽健性,并使用安全多方计算对安全性的严格定义,对协议的正确性与安全性进行了证明。与先前工作相比,本文的方案更富有公平性、有效性和安全性。该文在网上投标、拍卖、电子选举等领域中有着广阔的应用前景。

一种动态安全的密文数据库检索方法

密文数据库检索是当前密文数据库的关键技术之一。针对密文数据库中的密文属性列,提出了一种有效的、动态安全的密文索引方案,并给出了其检索算法。

基于量子Calderbank-Shor-Steane纠错码的量子安全直接通信(英文)

量子安全直接通信是继量子密钥分配之后提出的又一重要量子密码协议,它要求通信双方在预先不需要建立共享密钥的情况下就可以实现消息的保密传输.给出了一个新的量子安全直接通信方案,该方案利用量子Calderbank-Shor-Steane(CSS)纠错码和未知量子态不可克隆等性质,方案的安全性建立在求解一般的线性码的译码问题是一个NP完全问题、Goppa码有快速的译码算法和量子图灵机不能有效求解NP完全问题的基础上.在协议中,发送方Alice把要发送的秘密消息转化为一一对应的错误向量,把错误向量加到其接收到的、Bob编码过的量子态上,并发给接收方Bob.Bob利用其私钥,通过测量、解码可以得到错误向量,并可以用相应的算法恢复出秘密消息.控制量子信道的攻击者Eve不能恢复出秘密消息,因其不知道Bob的密钥.与已有的量子安全直接通信方案相比,该方案不需要交换任何额外的经典信息和建立量子纠缠信道.

基于程序约束的细粒度JVM测试程序约简方法

为了对Java虚拟机(JVM)进行测试,开发人员通常需要手工设计或利用测试生成工具生成复杂的测试程序,从而检测JVM中潜在的缺陷.然而,复杂的测试程序给开发人员定位及修复缺陷带来了极高的成本.测试程序约简技术旨在保障测试程序缺陷检测能力的同时,尽可能地删减测试程序中与缺陷检测无关的代码.现有研究工作基于Delta调试在C程序和XML输入上可以取得较好的约简效果,但是在JVM测试场景中,具有复杂语法和语义依赖关系的Java测试程序约简仍存在粒度较粗、约简效果较差的问题,导致约简后的程序理解成本依然很高.因此,针对具有复杂程序依赖关系的Java测试程序,提出一种基于程序约束的细粒度测试程序约简方法JavaPruner.首先,在语句块级别设计细粒度的代码度量方法;随后,在Delta调试技术上引入语句块之间的依赖约束关系来对测试程序进行约简.以Java字节码测试程序为实验对象,从现有的针对JVM测试的测试程序生成工具中筛选出具有复杂依赖关系的50个测试程序作为基准数据集,并在这些数据集上验证JavaPruner的有效性.实验结果表明,JavaPruner可以有效删减Java字节码测试程序中的冗余代码.与现有方法相比,在所有基准数据集上,约简能力平均可提升37.7%.同时,JavaPruner可以在保障程序有效性及缺陷检测能力的同时,将Java字节码测试程序最大约简至其原有大小的1.09%,有效降低了测试程序的分析和理解成本.

安全高效的异构无线网络可控匿名漫游认证协议

分析传统的匿名漫游认证协议,指出其匿名不可控和通信时延较大的不足.针对上述不足,提出异构无线网络可控匿名漫游认证协议,远程网络认证服务器通过1轮消息交互即可完成对移动终端的身份合法性验证,当移动终端发生恶意操作时,家乡网络认证服务器可协助远程网络认证服务器撤销移动终端的身份匿名性.该协议在实现匿名认证的同时,还具有恶意匿名的可控性,有效防止了恶意行为的发生,且其通信时延较小.安全性证明表明,该协议在CK安全模型中是可证安全的.相对于传统漫游机制而言,该协议更适合于异构无线网络.

安全的无双线性映射的无证书签密机制

无证书签密是能够同时提供无证书加密和无证书签名的一种非常重要的密码学原语.近年来,多个无证书签密方案相继被提出,并声称他们的方案是可证明安全的.但是,通过给出具体的攻击方法,指出现有的一些无证书签密机制并不具备其所声称的安全性.针对上述问题,提出一种无双线性映射的高效无证书签密方案,并在随机谕言机模型下,基于计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题对所提方案的安全性进行了证明.同时,该方案还具有不可否认性和公开验证性等安全属性.与其他传统无证书签密方案相比,由于未使用双线性映射运算,在具有更高计算效率的同时,该方案的安全性更优.

可证安全的抗泄露无证书混合签密机制

传统的基于双线性映射的混合签密方案存在着计算效率较低的不足,同时,无法抵抗信息泄露对方案所造成的危害,针对上述不足,在不使用双线性映射的基础上,提出了安全、高效的抗泄露无证书混合签密机制,并在随机谕言机模型下,基于计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题对该机制的机密性和不可伪造性进行了证明.同时,分析了该方案的公开验证性、前/后向安全性和不可否认性等安全属性;与传统的无证书混合签密机制相比,该机制不仅具有更优的计算效率,而且在秘密信息存在一定泄露的前提下,依然保持其所声称的安全性,即该方案还具有抵抗秘密信息泄露的能力.

标准模型下可证明安全的入侵容忍公钥加密方案

在传统的公钥加密方案中,一旦解密密钥泄漏,系统的安全性将完全丧失.特别是随着越来越多的加密系统被应用到移动的、安全性低的设备中,密钥泄漏显得难以避免.入侵容忍公钥加密的提出就是为了减小密钥泄漏对加密系统的危害,具有比前向安全加密、密钥隔离加密更强的安全性.在这种体制下,整个生命周期被分割成离散的时间阶段,公钥固定不变,密钥信息分享在解密者和基地中,前者独立完成解密操作,而后者则在每个时间周期中提供一个更新信息来帮助演化解密密钥.此外,每个时间段内有多次密钥刷新的操作,可以刷新解密者的密钥和基密钥.当解密者和基地被入侵时,只要不是同时被入侵,安全性就可以得到保证.即使入侵者同时入侵解密者和基地,也不会影响以前时间段密文的安全性.提出了一个入侵容忍公钥加密方案,所有费用参数关于总共时间段数的复杂性均不超过对数的平方.证明了该方案是标准模型下安全的.这是一个不需要随机预言的可证明安全的入侵容忍公钥加密方案.

一个简单而安全的门限RSA签名方案

门限签名是普通数字签名的推广 .门限签名的生成必须由多个成员合作才能完成 ,但验证只需要知道群体的公开密钥即可进行 .基于有理数域上的插值公式 ,给出了一个需要庄家的门限RSA签名方案 .该方案简单、安全 。

指定验证方的门限验证签名方案及安全性证明

Laih提出了指定验证方的签名方案设计问题,并给出一种解决方案.首先分析指出该方案存在严重安全缺陷,然后提出了签名方案SV-EDL,解决了如上密码学问题.同时,把可证明安全理论引入这类方案的分析设计,并在RO(randomoracle)模型中证明:SV-EDL的抗伪造安全性和计算Diffie-Hellman(computational Diffie-Hellman,简称CDH)问题紧密关联,亦即伪造SV-EDL签名几乎和解决CDH问题一样困难;除指定方以外,任何人验证签名的能力都与决策Diffie-Hellman(decisional Diffie-Hellman,简称DDH)问题密切相关.由于CDH问题和DDH问题的困难性与离散对数(discretelogarithm,简称DL)问题紧密相关已成为广泛共识,因此与当前同类方案比较,该签名方案提供了更好的安全性保证.此外,上述签名方案还以非常简明、直接的方式满足不可否认要求.最后提出并构造了验证服务器系统的门限验证协议,并在标准模型中给出了安全性证明.该方案不要求可信中心的存在.

标准模型下可证安全的加密密钥协商协议

密钥加密协议的目的是利用安全性低的口令协商安全性高的密钥,进而利用密钥对以后的通信进行加密或身份认证,从而实现安全通信.现有的密钥加密协议大多缺乏安全证明,或者仅在Random Oracle模型下证明了协议的安全性.与Random Oracle模型下的协议相比,标准模型下可证安全的EKE(encrypted key exchange)协议虽然不需要Random Oracle假设,但它们都对参与方的计算能力要求较高,协议规则也更为复杂.从David P.Jablon在“Extended Password Key Exchange Protocols Immune to Dictionary Attacks”一文中提出的协议出发,通过引入服务端的公钥,并利用ElGamal加密和伪随机函数集,将一个Random Oracle模型下可证安全的EKE协议改进为一个标准模型下可证安全的EKE协议,并证明了改进后的协议仍然是安全的.与原始协议相比,改进后的协议只需要DDH(decisional Diffie-Hellman)假设,而不需要理想加密和Random Oracle假设;与其他标准模型下可证安全的协议相比,改进后的协议不需要CCA2(chosen ciphertext attack-2)安全的加密方案,从而不仅可以减少指数计算的次数,而且具有协议规则简单的优点.相对于KOY协议,改进后的协议将指数运算次数降低了73%;相对于Jiang Shao-Quan等人在“Password Based Key Exchange with Mutual Authentication”一文中提出的协议,改进后的协议将指数运算次数降低了55%.