基于区块链和循环链表多分支路径树的完整性验证

在对云存储数据进行完整性验证时,传统多分支路径树技术中的多次动态操作会造成树的不平衡状态,导致时间开销大、验证效率低。对此,提出了一种新的完整性验证方法,利用区块链结合循环链表和多分支路径树的数据结构,优化了对不平衡状态下路径树的平衡方法,提升了数据完整性验证效率。实验结果表明,在多次动态操作后链表长度相差较大的情况下,本文方案在验证数据的完整性时平衡多分支路径树所花费的时间相较于对比方案最多可降低71%。

基于区块链的电子病历安全高效共享方法

针对医疗机构之间共享电子病历所面临的挑战,如隐私泄露风险和低效的检索问题,提出一种基于区块链的电子病历高效加密检索与共享方案.首先,该方案一方面通过在云服务器上存储加密后的电子病历,并在联盟链上实施检索过程,有效地实现了存储与检索的分离;另一方面加入混淆陷门集合,从而显著降低了关键字猜测攻击的风险.其次,考虑到医疗数据的特殊性,提出一种优化的倒排索引结构,有效解决了处理大量电子病历时的检索效率问题.最后,基于此索引结构,开发了一种密文检索算法,该算法通过结合可搜索加密中的陷门技术和倒排索引中的关键字密文,实现了高效的密文检索.实验结果显示,该方案在实现隐私保护的前提下,成功解决了医疗行业电子病历共享的问题,同时显著提升了系统的运行效率.

基于源码分析的自动化外部函数接口生成方法

外部函数接口(FFI)是解决一种编程语言调用其他语言函数库的主要方法。针对使用FFI技术时需要大量人工编码的问题,提出自动化外部函数接口生成(AFIG)方法。该方法利用基于抽象语法树的源码逆向分析技术,从被封装的库文件中精准提取出用于描述函数接口信息的多语言融合的统一表示。基于此统一表示,不同平台的代码生成器可利用多语言转换规则矩阵,全自动化地生成不同平台的FFI相关代码。为解决FFI代码生成中的效率低下问题,设计了一种基于依赖分析的任务聚合策略,通过把存在依赖的任务聚合为新的任务,有效消除了FFI代码任务在并行下的阻塞与死锁,从而实现任务在多核系统下的可扩展与负载均衡。实验结果表明:与人工编码相比,AFIG方法减少了FFI开发中98.14%的开发编码量以及41.95%的测试编码量;与现有的SWIG(Simplified Wrapper and Interface Generator)方法相比,在同等任务下可减少61.27%的开发成本;且生成效率随着计算资源的增加呈线性增长。

基于国密SM2算法的局部可验证聚合签名算法研究

国密SM2算法基于椭圆曲线密码体制,由国家密码管理局于2010年发布,目前广泛应用于电子政务、医疗、金融等领域,其中数字签名作为SM2算法的主要应用,各种安全应用场景下产生的签名、验签操作次数呈指数级增长.针对海量SM2数字签名占用较大的存储空间,且对签名逐个验证效率较低的问题,提出一种基于国密SM2算法的局部可验证聚合签名方案,使用聚合签名,降低存储开销,提高验证效率.另一方面,针对验证方仅验证指定消息及聚合签名时,也必须获取聚合时的全部消息明文的问题,利用局部可验证签名,使得验证方仅需指定消息、聚合签名及短提示即可完成验证.对方案的正确性及安全性进行分析.通过实验数据和理论分析,与同类方案相比,该方案具备较高性能.

低时延的拜占庭容错共识机制

为适应能源互联网区块链系统等对实时性要求高的场景,以进一步降低HotStuff共识机制的出块时延为研究方向,针对乐观情况和拜占庭故障情况,提出了新的HotStream共识机制,设计了相应的稳态视图协议和容错视图协议。主节点在选择父区块时参考了提案消息和投票消息,确保不会因为拜占庭故障而遗漏区块提案。在不增加通信复杂度的情况下,HotStream减少了平均提交区块提案所需的视图数量,进而降低了出块时延。实验结果表明,乐观情况下HotStream的出块时延与HotStuff相比平均降低了33%,发生拜占庭故障的情况下出块时延平均降低了68%。

基于属性基加密的医疗数据策略隐藏模型

随着互联网技术的飞速发展,数据隐私安全受到了广泛关注。医疗行业与人们生活息息相关,医疗信息系统中存储着大量有价值且涉及患者隐私的数据,而属性基加密技术是解决细粒度一对多访问控制加密问题非常好的方法。但当前的属性基加密技术尚存在一些问题,如密文访问策略暴露、解密效率低下等。因此,提出一个支持访问策略隐藏和高效解密的属性基加密访问控制模型(HO-CP-ABE),基于LSSS线性秘密共享对访问策略进行隐藏,以保证密文访问策略隐私安全。同时引入外包解密技术,将大部分解密任务交给云服务器,以缓解用户端的计算压力。在性能分析中对比传统方案,该方案不仅提升了密文数据存储的安全性,而且成功使用户端的解密开销降低到恒定水平,有效提升了系统整体效率。

基于SM9聚合签名局部可验证算法

针对目前SM9签名方案生成的n条消息的签名占用较大存储空间的问题,提出了一种基于SM9算法的聚合签名方案。该方案使得验证多条签名的时间开销相较于原SM9方案有所降低,空间开销约为原SM9方案的66.7%。在此基础上,针对目前聚合签名算法在验证签名时,验证者仅需验证特定消息的正确性,但仍需知道完整消息列表的问题,提出了基于SM9聚合签名局部可验证方案。对于单个用户生成的n条消息的聚合签名S,签名者生成特定消息m的验证提示信息aux,验证者可以在不知道完整的消息列表的情况下,对消息m的签名正确性进行验证。理论与实验分析表明,该方案在给定聚合签名S的情况下,验证特定消息的时间复杂度为O(1)。

基于传统公钥基础设施的密钥协商性能优化研究

传统基于公钥基础设施的密钥协商算法在支持完美前向保密时,需要频繁的密钥协商,且协商步骤复杂,还使用了耗时的非对称密钥算法,性能消耗严重,不适用于资源有限的嵌入式设备中。针对以上问题,本文优化了传统公钥基础设施密钥协商方案,密钥信息不需要频繁通过网络交换,而是双方在本地动态生成密钥,保证了每次加密密钥不同,支持了完美前向保密的特性。实验结果表明,优化后的密钥协商方案性能相比于基于传统公钥基础设施的密钥协商方案显著提升。

PPT:基于实训平台的数据安全应用类教学模式探索——以《现代密码学》课程为例

随着《中华人民共和国密码法》的颁布实施,数据安全的重要性已上升到了国家安全的层面。然而传统的数据安全类课程普遍以理论知识点讲授为主,缺少在实际信息系统中对相关知识点的串联讲解。整个课程体系也缺少对实际应用的支撑,导致学生无法体会学习相关理论知识的原因、意义和目的,造成学生学习的兴趣较低。为此,本文提出一种基于实训平台的教学(Practical Platform-based Teaching, PPT)模式,并以《现代密码学课程》为例,介绍PPT模式如何以实训平台为基础、以面向实际业务场景自顶向下的课程大纲为核心解决上述问题。除数据安全类课程外,PPT教学模式还可支撑其他面向应用的计算机类专业课程。