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素阶数域上的高效紧凑NTRU密钥封装方案
1
作者
梁志闯
赵旭阳
+1 位作者
方博越
赵运磊
《软件学报》
北大核心
2025年第2期747-775,共29页
基于格(特别是NTRU格)设计后量子密钥封装方案是格密码领域的主流方向之一.现有多数格密码方案基于分圆环构造,但分圆环饱含丰富的代数结构导致这些方案容易遭受相关攻击.一个可选的且更安全的代数结构是大Galois群、素数阶、基于素理...
基于格(特别是NTRU格)设计后量子密钥封装方案是格密码领域的主流方向之一.现有多数格密码方案基于分圆环构造,但分圆环饱含丰富的代数结构导致这些方案容易遭受相关攻击.一个可选的且更安全的代数结构是大Galois群、素数阶、基于素理想的数域(简称为素阶数域).NTRU-Prime是一个基于素阶数域的备受青睐的NTRU密钥封装方案,且早已经在国际标准OpenSSH中默认应用.旨在设计出比NTRU-Prime性能更优的素阶数域上NTRU密钥封装方案.首先,梳理分圆环的安全隐患,特别是针对2次幂分圆环的系列攻击,同时展示出素阶数域在抵御这些攻击方面的安全优势.接着,基于素阶数域提出NTRU密钥封装方案CNTR-Prime,并给出详细的相关分析和参数集.然后,提出一种伪梅森数不完整NTT,它能有效计算CNTR-Prime中关于素阶数域的多项式乘法.此外,还提出一种改进的伪梅森数约减算法,并将它应用在伪梅森数不完整NTT中.它在软件实现方面比Barrett约减快2.6%,在硬件实现方面比Montgomery约减和Barrett约减快2–6倍.最后,提供CNTR-Prime的C语言实现,并与其他同类方案进行全面对比.结果表明,与SNTRU-Prime相比,CNTR-Prime在安全强度、带宽和实现效率上有优势,其中CNTR-Prime-761的经典和量子安全强度都比SNTRU-Prime-761的高19 bit,密文尺寸降低8.3%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快25.3倍、10.8倍和2.0倍.实际上,CNTR-Prime-653的经典和量子安全强度已可与SNTRU-Prime-761相媲美,且CNTR-Prime-653的带宽降低13.8%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快33.9倍、12.6倍和2.3倍.所提工作可为后续同类型的格密码方案的设计、分析和优化实现提供重要参考.
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关键词
格密码
后量子密码
数论
研究
单元
(
ntru
)
素阶数域
密钥封装方案
数论
变换
模约减
软件实现
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职称材料
基于NTRU的RFID三方认证协议研究
被引量:
2
2
作者
郝欣
杨频
李坤
《计算机工程与应用》
CSCD
2014年第3期63-66,92,共5页
针对目前提出的RFID协议存在认证安全问题以及较高时空复杂度,提出了一种采用高效NTRU加密的RFID三方认证通讯协议。建立对标签、阅读器和后台三方认证的通讯模型。结合实际存在的安全威胁,分析了所提出协议的安全性及性能。相比其他相...
针对目前提出的RFID协议存在认证安全问题以及较高时空复杂度,提出了一种采用高效NTRU加密的RFID三方认证通讯协议。建立对标签、阅读器和后台三方认证的通讯模型。结合实际存在的安全威胁,分析了所提出协议的安全性及性能。相比其他相关协议,在相互认证方面具有更高安全性和良好的性能表现。
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关键词
射频识别(RFID)
认证协议
基于
数论
N次多项式截断环
研究
(
ntru
)公钥密码系统
三方认证
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职称材料
并行的NTRU格规约算法
被引量:
1
3
作者
吴立强
杨晓元
+1 位作者
郝斌
刘镇
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2011年第28期62-64,88,共4页
在高维NTRU格中,BKZ算法为了获取较好的规约效果不得不采用大分块,但同时也使运行时间急剧增加。设计了一种msBKZ规约算法,对一组初始基左乘随机幺模矩阵变换出多组基,分别采用小块BKZ(k<18)线程规约,筛选出规约效果最好的那组进行&q...
在高维NTRU格中,BKZ算法为了获取较好的规约效果不得不采用大分块,但同时也使运行时间急剧增加。设计了一种msBKZ规约算法,对一组初始基左乘随机幺模矩阵变换出多组基,分别采用小块BKZ(k<18)线程规约,筛选出规约效果最好的那组进行"短代替"后作为初始基,重复该过程以此逐步逼近格中的最短向量。实验表明msBKZ比大块BKZ(k=23)的规约效率至少提高一倍。
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关键词
数论
研究
组(
ntru
)
格基规约
并行算法
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职称材料
T-NTRU物联网动态接入认证技术
被引量:
3
4
作者
李兴华
蔡觉平
+2 位作者
李晓龙
王峰
闫振华
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期188-196,共9页
物联网终端安全接入认证是保证电力物联网大规模建设的关键性技术。传统认证方案通常采用的椭圆曲线密码算法,计算量大,不能抵抗量子攻击。数论研究单元算法可以抵抗量子攻击,与椭圆曲线密码采用点乘算法相比,计算速度快。因此提出了一...
物联网终端安全接入认证是保证电力物联网大规模建设的关键性技术。传统认证方案通常采用的椭圆曲线密码算法,计算量大,不能抵抗量子攻击。数论研究单元算法可以抵抗量子攻击,与椭圆曲线密码采用点乘算法相比,计算速度快。因此提出了一种时间变换数论研究单元算法物联网动态安全接入认证算法,使用动态变化时间序列通过哈希函数产生动态密钥,解决了固定哈希函数产生固定密钥的内部攻击安全问题。分别在计算机和单片机上进行了实验。实验结果表明,与传统椭圆曲线密码计算相比较,时间变换数论研究单元算法减少了约97%计算量,与典型的数论研究单元算法计算量相当,适合资源受限的电力物联网应用需求。
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关键词
物联网
数论
研究
单元
算法
安全认证
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职称材料
题名
素阶数域上的高效紧凑NTRU密钥封装方案
1
作者
梁志闯
赵旭阳
方博越
赵运磊
机构
复旦大学计算机科学技术学院
密码科学技术国家重点实验室
出处
《软件学报》
北大核心
2025年第2期747-775,共29页
基金
国家自然科学基金(61877011)
国家重点研发计划(2022YFB2701600)
+1 种基金
上海市科学技术发展基金(21DZ2200500)
山东省重点研发计划(2017CXG0701,2018CXGC0701)。
文摘
基于格(特别是NTRU格)设计后量子密钥封装方案是格密码领域的主流方向之一.现有多数格密码方案基于分圆环构造,但分圆环饱含丰富的代数结构导致这些方案容易遭受相关攻击.一个可选的且更安全的代数结构是大Galois群、素数阶、基于素理想的数域(简称为素阶数域).NTRU-Prime是一个基于素阶数域的备受青睐的NTRU密钥封装方案,且早已经在国际标准OpenSSH中默认应用.旨在设计出比NTRU-Prime性能更优的素阶数域上NTRU密钥封装方案.首先,梳理分圆环的安全隐患,特别是针对2次幂分圆环的系列攻击,同时展示出素阶数域在抵御这些攻击方面的安全优势.接着,基于素阶数域提出NTRU密钥封装方案CNTR-Prime,并给出详细的相关分析和参数集.然后,提出一种伪梅森数不完整NTT,它能有效计算CNTR-Prime中关于素阶数域的多项式乘法.此外,还提出一种改进的伪梅森数约减算法,并将它应用在伪梅森数不完整NTT中.它在软件实现方面比Barrett约减快2.6%,在硬件实现方面比Montgomery约减和Barrett约减快2–6倍.最后,提供CNTR-Prime的C语言实现,并与其他同类方案进行全面对比.结果表明,与SNTRU-Prime相比,CNTR-Prime在安全强度、带宽和实现效率上有优势,其中CNTR-Prime-761的经典和量子安全强度都比SNTRU-Prime-761的高19 bit,密文尺寸降低8.3%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快25.3倍、10.8倍和2.0倍.实际上,CNTR-Prime-653的经典和量子安全强度已可与SNTRU-Prime-761相媲美,且CNTR-Prime-653的带宽降低13.8%,密钥生成算法、密钥封装算法和解封装算法分别快33.9倍、12.6倍和2.3倍.所提工作可为后续同类型的格密码方案的设计、分析和优化实现提供重要参考.
关键词
格密码
后量子密码
数论
研究
单元
(
ntru
)
素阶数域
密钥封装方案
数论
变换
模约减
软件实现
Keywords
Lattice-based cryptography
post-quantum cryptography
number theory research unit(
ntru
)
large-Galois-group prime-degree prime-ideal number field(LPPNF)
key encapsulation mechanism
number theoretic transform
modular reduction
software implementation
分类号
TP309 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
基于NTRU的RFID三方认证协议研究
被引量:
2
2
作者
郝欣
杨频
李坤
机构
四川大学计算机学院
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
2014年第3期63-66,92,共5页
文摘
针对目前提出的RFID协议存在认证安全问题以及较高时空复杂度,提出了一种采用高效NTRU加密的RFID三方认证通讯协议。建立对标签、阅读器和后台三方认证的通讯模型。结合实际存在的安全威胁,分析了所提出协议的安全性及性能。相比其他相关协议,在相互认证方面具有更高安全性和良好的性能表现。
关键词
射频识别(RFID)
认证协议
基于
数论
N次多项式截断环
研究
(
ntru
)公钥密码系统
三方认证
Keywords
Radio Frequency Identification(RFID)
authentication protocol
Number Theory Research Unit(
ntru
) public key cryptography
tripartite authentication
分类号
TP393.04 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
并行的NTRU格规约算法
被引量:
1
3
作者
吴立强
杨晓元
郝斌
刘镇
机构
武警工程学院电子技术系网络与信息安全武警部队重点实验室
西安电子科技大学网络信息安全教育部重点实验室
武警工程学院电子技术系网络与信息安全研究所
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2011年第28期62-64,88,共4页
基金
国家自然科学基金(No.60842006)~~
文摘
在高维NTRU格中,BKZ算法为了获取较好的规约效果不得不采用大分块,但同时也使运行时间急剧增加。设计了一种msBKZ规约算法,对一组初始基左乘随机幺模矩阵变换出多组基,分别采用小块BKZ(k<18)线程规约,筛选出规约效果最好的那组进行"短代替"后作为初始基,重复该过程以此逐步逼近格中的最短向量。实验表明msBKZ比大块BKZ(k=23)的规约效率至少提高一倍。
关键词
数论
研究
组(
ntru
)
格基规约
并行算法
Keywords
Number Theory Research Unit (
ntru
)
lattice-reduction
parallel algorithm
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
T-NTRU物联网动态接入认证技术
被引量:
3
4
作者
李兴华
蔡觉平
李晓龙
王峰
闫振华
机构
国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
西安电子科技大学微电子学院
出处
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期188-196,共9页
基金
宁夏自然科学基金(2020AAC03486)
国网宁夏电力有限公司科技项目(5229DK19004T)
战略性国际科技创新合作重点专项(2016YFE0207000)。
文摘
物联网终端安全接入认证是保证电力物联网大规模建设的关键性技术。传统认证方案通常采用的椭圆曲线密码算法,计算量大,不能抵抗量子攻击。数论研究单元算法可以抵抗量子攻击,与椭圆曲线密码采用点乘算法相比,计算速度快。因此提出了一种时间变换数论研究单元算法物联网动态安全接入认证算法,使用动态变化时间序列通过哈希函数产生动态密钥,解决了固定哈希函数产生固定密钥的内部攻击安全问题。分别在计算机和单片机上进行了实验。实验结果表明,与传统椭圆曲线密码计算相比较,时间变换数论研究单元算法减少了约97%计算量,与典型的数论研究单元算法计算量相当,适合资源受限的电力物联网应用需求。
关键词
物联网
数论
研究
单元
算法
安全认证
Keywords
power iot network
number theory reseach unit
secure access protocol
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
素阶数域上的高效紧凑NTRU密钥封装方案
梁志闯
赵旭阳
方博越
赵运磊
《软件学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于NTRU的RFID三方认证协议研究
郝欣
杨频
李坤
《计算机工程与应用》
CSCD
2014
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
并行的NTRU格规约算法
吴立强
杨晓元
郝斌
刘镇
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2011
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
4
T-NTRU物联网动态接入认证技术
李兴华
蔡觉平
李晓龙
王峰
闫振华
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
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职称材料
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