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基于Vigenère密码的数字图像置乱方法 被引量:1
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作者 李珊珊 谭勇 张宏辉 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期144-146,共3页
数字图像的置乱技术是图像信息隐藏和伪装的重要的手段之一。该文基于经典的Vigenère密码理论,提出一种数字图像灰度置乱方法,给出利用这种方法进行数字图像置乱的算法流程。仿真实验及结果表明,经这种方法置乱后的图像直方图与白... 数字图像的置乱技术是图像信息隐藏和伪装的重要的手段之一。该文基于经典的Vigenère密码理论,提出一种数字图像灰度置乱方法,给出利用这种方法进行数字图像置乱的算法流程。仿真实验及结果表明,经这种方法置乱后的图像直方图与白噪声图像的直方图相似度约为0.9,从而验证了该方法的有效性。通过对安全性能的讨论,以及与改进Grey编码进行灰度置乱方法的结果进行比较,证明该方法具有较好的实用性。 展开更多
关键词 数字图像置乱 灰度置乱 vigenère密码
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S盒密码学指标自动评估系统设计与实现
2
作者 冷永清 敖天勇 +2 位作者 邱昕 崔兴利 李邵石 《信息网络安全》 北大核心 2025年第7期1103-1110,共8页
针对分组密码核心部件S盒的密码学指标计算繁琐、低效且缺乏便捷的评估软件问题,文章提出一种S盒多项密码学指标的计算方法及快速求解算法和一种S盒分量布尔函数的代数正规型形式快速求解算法。基于这些计算方法,利用MFC/C++编程技术,... 针对分组密码核心部件S盒的密码学指标计算繁琐、低效且缺乏便捷的评估软件问题,文章提出一种S盒多项密码学指标的计算方法及快速求解算法和一种S盒分量布尔函数的代数正规型形式快速求解算法。基于这些计算方法,利用MFC/C++编程技术,文章设计并实现了一套S盒密码学指标快速评估软件。该软件能够自动计算S盒的非线性度、线性逼近优势、差分均匀性、代数次数、代数项数分布、雪崩特性、扩散特性、不动点个数等多项密码学指标,具有操作简便、评估全面等优点,能够有效减少评估S盒的工作量。 展开更多
关键词 信息安全 分组密码 S盒 密码学指标 评估系统
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基于代数关系的轻量级密码DEFAULT统计故障分析
3
作者 李玮 秦梦洋 +2 位作者 谷大武 连晟 温云华 《软件学报》 北大核心 2025年第5期2270-2287,共18页
DEFAULT是于2021年亚洲密码学年会中提出的一种新型轻量级密码算法,适用于保护物联网中的微型芯片、微控制器和传感器等设备的信息安全.基于唯密文的基本假设,针对DEFAULT密码提出了一种基于代数关系的统计故障分析方法.该方法使用随机... DEFAULT是于2021年亚洲密码学年会中提出的一种新型轻量级密码算法,适用于保护物联网中的微型芯片、微控制器和传感器等设备的信息安全.基于唯密文的基本假设,针对DEFAULT密码提出了一种基于代数关系的统计故障分析方法.该方法使用随机半字节故障模型,通过对代数关系的构造分析并结合故障注入前后中间状态的统计分布变化来破译密码.此外,采用AD检验-平方欧氏距离(AD-SEI)、AD检验-极大似然估计(ADMLE)和AD检验-汉明重量(AD-HW)等新型区分器,最少仅需1344个故障即可以99%及以上的成功率破解该算法的128比特原始密钥.理论分析和实验结果表明,DEFAULT密码不能抵抗基于代数关系的统计故障分析的攻击.该研究为其他轻量级分组密码算法的安全性分析提供了有价值的参考. 展开更多
关键词 DEFAULT 轻量级密码系统 密码分析 统计故障分析 代数关系
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面向人工智能的密码学未来发展思考 被引量:1
4
作者 冯登国 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期I0001-I0002,共2页
人工智能(artificial intelligence,AI)技术和应用不断走进人类社会的生活与生产活动中,在给人类生活带来便利、提高生活质量与生产效率的同时,也带来了更加严重的安全问题.AI安全问题主要表现在三个方面:一是AI自身安全;二是AI应用引... 人工智能(artificial intelligence,AI)技术和应用不断走进人类社会的生活与生产活动中,在给人类生活带来便利、提高生活质量与生产效率的同时,也带来了更加严重的安全问题.AI安全问题主要表现在三个方面:一是AI自身安全;二是AI应用引发的安全;三是AI赋能安全.密码学与AI相互影响相互赋能,AI的发展和应用的确为密码学的创新发展提供了新动力和新场景,大大驱动了密码学(如安全多方计算、零知识证明、同态加密、新形态对称密码等)的发展和进步.但更为重要的是AI赋能密码学,一方面AI赋能密码攻击技术提升密码攻击的精准性、效率和成功率,例如,神经网络、机器学习、深度学习等AI技术可在大规模数据和复杂模型下提供高效的计算能力,从而威胁基于数学难题的密码系统;另一方面AI赋能密码设计和实现技术及应用场景提升密码防御的能力和性能,例如,深度学习等AI技术的非线性性和随机性有助于为密码系统生成随机密钥和初始向量,从而增强密码系统的安全性.关于密码学与AI的融合,在Springer出版社2023年出版的由大阪大学学者Zolfaghari B、北卡罗来纳大学学者Nemati H等联合编著的《Crypto and AI:From Coevolution to Quantum Revolution》一书中有更多的描述. 展开更多
关键词 人工智能 安全多方计算 设计和实现 零知识证明 数学难题 机器学习 深度学习 密码
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序列密码设计与分析发展趋势思考
5
作者 戚文峰 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期I0001-I0002,共2页
序列密码是对称密码的重要分支.与分组密码相比,过去很长一段时间,序列密码的设计结构和设计模块缺乏标准化、安全性评估缺乏通用工具和准则,在很大程度上限制了序列密码的推广应用.在ASIACRYPT 2004的特邀报告中,Shamir分析了序列密码... 序列密码是对称密码的重要分支.与分组密码相比,过去很长一段时间,序列密码的设计结构和设计模块缺乏标准化、安全性评估缺乏通用工具和准则,在很大程度上限制了序列密码的推广应用.在ASIACRYPT 2004的特邀报告中,Shamir分析了序列密码影响力逐渐减弱而分组密码研究备受关注的现状及原因,同时指出序列密码应用的两个重点场景:资源受限的硬件环境和高速率的软件环境.之后的十年,序列密码设计与分析的发展主要围绕这两个方面的应用,例如欧洲eSTREAM序列密码征集项目及其后续影响.近十年,随着Sponge结构、认证加密、全同态密码的提出和发展,未来序列密码可能有更多的应用场景,并且序列密码设计与分析和分组密码、认证加密、Hash函数一体化的发展趋势越来越明显.面向未来十年,序列密码有以下四个值得关注的重要研究方向. 展开更多
关键词 安全性评估 序列密码 标准化 分组密码
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轻量级密码TweGIFT的中间相错统计故障分析研究
6
作者 李玮 刘源 +2 位作者 谷大武 黄佳音 陆海宁 《计算机学报》 北大核心 2025年第7期1696-1713,共18页
TweGIFT算法是Chakraborti等学者于2021年提出的轻量级可调分组密码算法,旨在保护智慧城市、智能制造、智联农业等领域中物联网设备的数据安全。本文基于唯密文基本假设,采取随机半字节故障,提出了一种新型唯密文故障分析方法,即中间相... TweGIFT算法是Chakraborti等学者于2021年提出的轻量级可调分组密码算法,旨在保护智慧城市、智能制造、智联农业等领域中物联网设备的数据安全。本文基于唯密文基本假设,采取随机半字节故障,提出了一种新型唯密文故障分析方法,即中间相错统计故障分析。该方法基于中间相错策略和统计故障分析,通过随机注入半字节故障,获取故障密文并进行统计学分析,设计余弦距离-汉明重量(COS-HW)和余弦距离-极大似然估计(COS-MLE)两种新型区分器,最少以184个故障破译TweGIFT算法全部版本的128比特主密钥。相较于传统统计故障分析和经典的平方欧氏距离、汉明重量、极大似然估计以及Wasserstein距离-极大似然估计区分器,本文提出的中间相错统计故障分析,使故障注入轮数更深一轮,两种新型区分器COS-HW、COS-MLE,使所需故障数减少77.77%,成功率达到99%以上。该结果聚焦于新型唯密文分析,有助于推动轻量级密码算法的进一步研究。 展开更多
关键词 轻量级密码 TweGIFT 中间相错策略 统计故障分析 唯密文故障分析
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后量子公钥密码研究的问题与挑战
7
作者 胡磊 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期I0001-I0002,共2页
在密码应用中,由于对密钥尺寸和签名加密结果大小的限制性需求以及对清晰安全性论证的必备需要,那些基础困难问题简洁且研究充分的算法如RSA、ECC,被选择作为公钥密码应用标准.但这些标准算法不能抵抗即将到来的量子计算攻击,于是密码... 在密码应用中,由于对密钥尺寸和签名加密结果大小的限制性需求以及对清晰安全性论证的必备需要,那些基础困难问题简洁且研究充分的算法如RSA、ECC,被选择作为公钥密码应用标准.但这些标准算法不能抵抗即将到来的量子计算攻击,于是密码界不得不下大力气研究所谓的后量子密码。 展开更多
关键词 后量子公钥密码 量子计算攻击 RSA ECC
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桂牧一号杂交象草中烟草花叶病毒的鉴定及其密码子偏好性和遗传结构分析
8
作者 洪森荣 章雪丽 +1 位作者 林子贻 林道兴 《西南农业学报》 北大核心 2025年第6期1150-1161,共12页
【目的】明确桂牧一号杂交象草中的主要危害病毒种类及其病毒的发生和群体遗传结构,了解桂牧一号杂交象草该病毒的遗传变异机制。【方法】首先利用Illumina Hiseq 2500平台对桂牧一号杂交象草进行小RNA深度测序,然后利用大肠杆菌重组蛋... 【目的】明确桂牧一号杂交象草中的主要危害病毒种类及其病毒的发生和群体遗传结构,了解桂牧一号杂交象草该病毒的遗传变异机制。【方法】首先利用Illumina Hiseq 2500平台对桂牧一号杂交象草进行小RNA深度测序,然后利用大肠杆菌重组蛋白表达和RT-PCR技术对其病毒进行检测和鉴定,最后利用生物信息学软件对其病毒进行密码子偏好性的分析和群体遗传结构分析。【结果】桂牧一号杂交象草经小RNA测序检测出烟草花叶病毒;病毒蛋白的大肠杆菌重组表达和病毒基因的RT-PCR结果验证小RNA测序结果的可靠性;桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒具有外壳蛋白、运动蛋白、带电蛋白等6个基因,基因总长度为11037 bp,基因平均长度为1839.5 bp,基因间区GC含量为43.35%;桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒CP基因的密码子偏好性均较弱,偏好使用以A/T结尾;桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒CP基因密码子偏好性的主要影响因素为自然选择,次要影响因素为内部压力;桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒CP基因的最优密码子为6个(GAA、GCA、GCC、ACU、UUA和AGA),多以A、U结尾;桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒CP基因与重庆烟草分离物Fengjie-1(HE818423.1和HE818424.1)CP基因的核苷酸和氨基酸序列一致性较高。重庆、广西、贵州、湖北、辽宁、四川、云南、韩国、德国、美国10个烟草花叶病毒群体分离物CP基因具有较高的遗传多样性水平,其中美国、韩国和湖北烟草花叶病毒的遗传多样性最高;10个烟草花叶病毒群体分离物CP基因错配曲线图的实际观测值均背离期望值,均出现锯齿状的峰形分布,均处于动态平衡状态,近期均无群体扩张事件;10个烟草花叶病毒群体分离物CP基因的遗传分化明显(F_(ST)>0.25),基因交流频繁(Nm>1);10个烟草花叶病毒群体分离物CP基因的dN/dS均远小于1。【结论】桂牧一号杂交象草烟草花叶病毒与重庆烟草分离物Fengjie-1(HE818423.1和HE818424.1)的亲缘关系较近,遗传漂变是引起烟草花叶病毒不同群体分离物CP基因遗传分化的主要原因。烟草花叶病毒群体分离物CP基因处于负向选择的压力之下,保守性较高,序列的遗传结构较为稳定。研究结果为桂牧一号杂交象草中烟草花叶病毒病的防控及其抗病育种提供一定的理论支持。 展开更多
关键词 桂牧一号杂交象草 烟草花叶病毒 小RNA深度测序 密码子偏好性 最优密码 遗传结构分析
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基于随机栅格的防欺骗多级别可视密码方案
9
作者 韩妍妍 周麟 黄晓雨 《信息安全研究》 北大核心 2025年第6期532-538,共7页
可视密码是通过将秘密图像分成n份共享图像实现加密、并通过叠加共享图像恢复图像的一种秘密共享图像技术.但是在其恢复秘密图像的过程中可能存在欺骗行为.针对这一问题,通过引入可信第三方,提出了一种基于随机栅格的防欺骗多级别可视... 可视密码是通过将秘密图像分成n份共享图像实现加密、并通过叠加共享图像恢复图像的一种秘密共享图像技术.但是在其恢复秘密图像的过程中可能存在欺骗行为.针对这一问题,通过引入可信第三方,提出了一种基于随机栅格的防欺骗多级别可视密码方案.方案在秘密分发和恢复的过程中均可对各级别的共享图像进行验证.实验结果显示,该方案可有效检验分发者和参与者是否存在欺骗行为,提高了方案实施过程中的安全性. 展开更多
关键词 可视密码 随机栅格 防欺骗 多级别 可信第三方
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新一代密码杂凑算法研究的问题与挑战
10
作者 吴文玲 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期I0001-I0002,共2页
密码杂凑算法作为最常用的数据完整性保护算法,广泛应用于数据完整性验证、数字签名、随机数生成等领域,是保障信息安全的基础性底层密码算法.为应对量子计算威胁,推动新一代商用密码算法标准制定,商用密码标准研究院将面向全球开展新... 密码杂凑算法作为最常用的数据完整性保护算法,广泛应用于数据完整性验证、数字签名、随机数生成等领域,是保障信息安全的基础性底层密码算法.为应对量子计算威胁,推动新一代商用密码算法标准制定,商用密码标准研究院将面向全球开展新一代公钥密码算法、密码杂凑算法、分组密码算法征集活动,遴选产生优胜算法,推动形成我国新一代商用密码算法标准.格公钥密码作为目前最有前景的后量子密码算法之一,需要调用密码杂凑算法产生伪随机数,密码杂凑算法的性能将直接影响格公钥密码算法的性能. 展开更多
关键词 密码杂凑算法 数字签名 数据完整性保护
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基于R-LWE密码体制的RFID三方认证协议
11
作者 邹同浩 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第4期353-357,380,共6页
针对现有大多数协议无法实现服务器、电子标签及读写器三方之间相互认证的缺陷,提出一种基于R-LWE(Learning with Errors over Ring)密码体制下可实现三方认证的协议。协议采用理想格对重要隐私信息进行加密,且加密同时混入不同随机数,... 针对现有大多数协议无法实现服务器、电子标签及读写器三方之间相互认证的缺陷,提出一种基于R-LWE(Learning with Errors over Ring)密码体制下可实现三方认证的协议。协议采用理想格对重要隐私信息进行加密,且加密同时混入不同随机数,既可保障隐私信息安全,亦可使得消息具备新鲜性和不确定性。对所设计协议进行安全性分析、基于GNY逻辑形式化证明、性能分析,结果表明该协议具备良好的安全要求、严谨的推理、性能优于其他对比协议。 展开更多
关键词 射频识别技术 三方认证 R-LWE密码 新鲜性 穷举攻击
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茶树‘大面白’线粒体基因组结构特征及其密码子偏好性分析
12
作者 尹明华 张牧彤 +3 位作者 徐子林 欧阳茜 王美暄 李文婷 《茶叶科学》 北大核心 2025年第1期61-78,共18页
茶树‘大面白’(Camellia sinensis cv.‘Damianbai’)是上饶市广信区自主培育的国家级品种,其线粒体基因组结构特征及密码子偏好性尚不清楚。以‘大面白’为试验材料,采用高通量测序技术对其线粒体全基因组进行测序、组装、注释,采用... 茶树‘大面白’(Camellia sinensis cv.‘Damianbai’)是上饶市广信区自主培育的国家级品种,其线粒体基因组结构特征及密码子偏好性尚不清楚。以‘大面白’为试验材料,采用高通量测序技术对其线粒体全基因组进行测序、组装、注释,采用生物信息学软件对其线粒体基因组的结构特征和密码子偏好性进行分析。结果表明,‘大面白’线粒体基因组全长886354 bp,结构为完整单环状分子,GC含量为45.76%;共注释到78个功能基因,包括41个蛋白质编码基因,33个tRNA基因,4个rRNA基因;共检测到59个SSR(主要为A/T单核苷酸重复)和100个Longrepeat(主要为正向重复和回文重复)。‘大面白’线粒体基因组密码子偏好性较弱,密码子偏好以A/U结尾,密码子使用偏好性主要受自然选择的影响,受内部突变压力的影响小;‘大面白’线粒体基因组的最优密码子为14个(AAU、GAU、CAU、UUU、AUU、GCU、GGA、ACU、GUU、CGA、UUA、UUG、UCA、UCU)。11个近缘物种的线粒体基因组在基因区与‘大面白’线粒体基因组具有高度同源性;‘大面白’线粒体基因组与‘凌云白毫’(ON782577)线粒体基因组的共线性最高,两者的基因排列顺序基本一致;‘大面白’线粒体基因组与其叶绿体基因组之间具有62个高度同源性的基因片段;‘大面白’与‘凌云白毫’单独聚成一小分支,两者亲缘关系较近。本研究分析了‘大面白’线粒体基因组序列特征及系统发育进化关系,为加强‘大面白’种质鉴定及其资源多样性的开发利用提供了参考依据。 展开更多
关键词 ‘大面白’ 线粒体基因组 结构特征 密码子偏好性
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白蜡树FcF6′H1基因的密码子偏好性分析
13
作者 孙晓春 黄文静 李会容 《山西农业科学》 2025年第1期35-47,共13页
利用CodonW、EMBOSS在线程序分析白蜡树FcF6'H1基因的密码子偏好性,对芸香科、豆科、伞形科、木犀科以及模式植物拟南芥、烟草和番茄中F6'H1的基因密码子进行聚类分析、中性绘图、ENC-plot分析和PR2-plot偏倚分析,研究影响白蜡... 利用CodonW、EMBOSS在线程序分析白蜡树FcF6'H1基因的密码子偏好性,对芸香科、豆科、伞形科、木犀科以及模式植物拟南芥、烟草和番茄中F6'H1的基因密码子进行聚类分析、中性绘图、ENC-plot分析和PR2-plot偏倚分析,研究影响白蜡树FcF6'H1基因密码子偏好性形成的因素,通过FcF6'H1与模式生物的密码子使用频率比较获得最佳受体。结果表明,白蜡树FcF6'H1的GC、GC1、GC2、GC3和GC12含量分别为0.4312、0.5125、0.3490、0.4321和0.4308,CAI值为0.216,ENC值为57.84,表明白蜡树FcF6'H1基因的偏好性较弱;中性绘图、ENC-plot和PR2-plot偏倚分析结果表明,碱基突变和自然选择均会影响FcF6'H1密码子的偏好性;CDS进化树和RSCU值聚类分析结果不完全一致,但是均表明白蜡树FcF6'H1与木樨榄XM_023028611.1、XM_023036788.1、XM_023034893.1聚为一类,确定了F6'H1基因的6个最优密码子,分别是CUC、AUC、AAG、GAG、UCG和ACA;密码子使用频率分析表明,模式生物中番茄和烟草适合作为遗传转化受体,大肠杆菌表达系统适合作为FcF6'H1的异源表达载体。文章初步阐明了白蜡树FcF6'H1基因密码子的使用规律。 展开更多
关键词 白蜡树 FcF6'H1 密码子偏好性 ENC-plot PR2-plot 异源表达
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山铜材叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析 被引量:1
14
作者 王晨璐 黄振北 +3 位作者 赖文峰 施国政 刘浩洋 张国防 《森林与环境学报》 北大核心 2025年第1期82-90,共9页
为揭示山铜材(Chunia bucklandioides)叶绿体基因组基本结构和蛋白编码信息,以及为未来研究山铜材的分子标记、基因工程和遗传多样性等提供参考,基于高通量测序数据对山铜材的叶绿体基因组全序列进行组装和分析。结果表明,山铜材叶绿体... 为揭示山铜材(Chunia bucklandioides)叶绿体基因组基本结构和蛋白编码信息,以及为未来研究山铜材的分子标记、基因工程和遗传多样性等提供参考,基于高通量测序数据对山铜材的叶绿体基因组全序列进行组装和分析。结果表明,山铜材叶绿体基因组总长度为159801 bp,呈典型的四分体结构,基因组的GC含量为38.1%,有效密码子数(ENC)为35.19~54.38,含131个编码基因,其中有80个蛋白编码基因,8个rRNA和37个tRNA,并鉴定出71个简单重复序列位点;根据中性绘图、有效密码子数绘图、偏倚性绘图分析表明,山铜材叶绿体基因组的蛋白编码基因在密码子选择过程中主要受自然选择的影响,更倾向于使用A、U碱基进行编码;相对密码子使用度>1的高频密码子有29个,其中有28个以A或U结尾,筛选出的8个最优密码子分别为GCU、GAU、GGA、AAU、CCU、AGA、UCA、ACA。山铜材叶绿体基因组的组装和分析揭示了其四分体结构、基因组成及密码子使用偏好性,明确了自然选择在密码子选择中的主导作用,并显示出对A、U结尾密码子的高度偏好。 展开更多
关键词 山铜材 叶绿体基因组 密码子偏好性 最优密码子筛选
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全轮超轻量级分组密码PFP的相关密钥差分分析 被引量:1
15
作者 严智广 韦永壮 叶涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第3期729-738,共10页
2017年,PFP作为一种超轻量级分组密码被提出,而因其卓越的实现性能备受业界广泛关注。该算法不仅硬件开销需求低(仅需约1355 GE(等效门))、功耗小,而且加解密速度快(其速度甚至比国际著名算法PRESENT的实现速度快1.5倍),非常适合在物联... 2017年,PFP作为一种超轻量级分组密码被提出,而因其卓越的实现性能备受业界广泛关注。该算法不仅硬件开销需求低(仅需约1355 GE(等效门))、功耗小,而且加解密速度快(其速度甚至比国际著名算法PRESENT的实现速度快1.5倍),非常适合在物联网环境中使用。在PFP算法的设计文档中,作者声称该算法具有足够的能力抵御差分攻击、线性攻击及不可能差分攻击等多种密码攻击方法。然而该算法是否存在未知的安全漏洞是目前研究的难点。该文基于可满足性模理论(SMT),结合PFP算法轮函数特点,构建两种区分器自动化搜索模型。实验测试结果表明:该算法在32轮加密中存在概率为2^(–62)的相关密钥差分特征。由此,该文提出一种针对全轮PFP算法的相关密钥恢复攻击,即只需2^(63)个选择明文和2^(48)次全轮加密便可破译出80 bit的主密钥。这说明该算法无法抵抗相关密钥差分攻击。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 差分密码分析 密钥恢复攻击 可满足性模理论
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高能效格基后量子密码并行采样算法与硬件结构研究 被引量:1
16
作者 别梦妮 李伟 +3 位作者 付秋兴 陈韬 杜怡然 南龙梅 《电子学报》 北大核心 2025年第2期420-430,共11页
在后量子密码高速演进的过程中,为兼顾灵活性与高效性的需求,本文面向多种格基后量子密码算法提出了一款并行可重构的采样加速器.本文结合数学推导分别提出了7种采样的高效并行实现模型,并从中提炼了4种共同运算逻辑.以这4种共同运算逻... 在后量子密码高速演进的过程中,为兼顾灵活性与高效性的需求,本文面向多种格基后量子密码算法提出了一款并行可重构的采样加速器.本文结合数学推导分别提出了7种采样的高效并行实现模型,并从中提炼了4种共同运算逻辑.以这4种共同运算逻辑为核心,引入数据重排限制运算数据的有效位宽,提高了拒绝采样的接受率并简化了运算逻辑,提出了一种高能效的可重构并行采样算法.为提升采样算法的硬件实现效能,本文采用蝴蝶变换网络在单个时钟周期内完成任意有效位宽数据的并行切分、归并与查找,高效实现了算法前后处理的并行化,构建了参数化的并行可重构采样加速器架构模型,结合实验探索,提出了一款数据带宽为1 024 bit的并行可重构采样加速器.实验结果表明,使用40 nm CMOS工艺库,在ss、125℃工艺角条件下进行后仿,电路最高工作频率可达到667 MHz,平均功耗为0.54 W.完成256点均匀采样需6 ns,完成256点拒绝值小于216的拒绝采样平均仅需22.5 ns,完成256点8 bit以内的二项采样需18 ns,完成509点简单三值采样需36 ns,完成701点非负相关三值采样需124.5 ns,完成509点固定权重三值采样需11.18μs,完成一次Falcon算法中的离散高斯采样需3 ns.与现有研究相比,本文提出的采样器完成一次均匀-拒绝采样的能耗值降低了约30.23%,完成一次二项采样的能耗值降低了约31.6%. 展开更多
关键词 后量子密码算法 采样器 高能效 可重构
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紫叶苔(Pleurozia purpurea)线粒体基因组密码子偏好性分析 被引量:2
17
作者 杜梦雪 张鑫 +3 位作者 高洁 毕胜 郝杰威 张莉娜 《河北科技大学学报》 北大核心 2025年第1期91-99,共9页
为了丰富对紫叶苔属遗传基础的认识,探究了紫叶苔([WTBX]Pleurozia purpurea)线粒体基因组密码子使用的偏好性及其影响因素。首先,基于完整紫叶苔线粒体基因组筛选蛋白编码序列;然后,利用CodonW、EMBOSS explorer计算各基因的GC含量、... 为了丰富对紫叶苔属遗传基础的认识,探究了紫叶苔([WTBX]Pleurozia purpurea)线粒体基因组密码子使用的偏好性及其影响因素。首先,基于完整紫叶苔线粒体基因组筛选蛋白编码序列;然后,利用CodonW、EMBOSS explorer计算各基因的GC含量、有效密码子数(ENC)、密码子适应指数(CAI)和同义密码子相对使用度(RSCU)等指标;最后,采用R软件进行参数间的相关性分析并绘图。结果表明:1)从紫叶苔线粒体基因组中筛选出31条蛋白编码序列,平均GC含量和密码子第3位碱基的GC含量分别为38.17%和32.28%,ENC和CAI平均值为50.29、0.17,表明密码子偏好使用以A/U结尾的碱基,且密码子偏好性较弱;2)ENC分别与GCall、GC3以及基因编码氨基酸的长度呈极显著正相关,表明GC含量和基因的长度对密码子的偏好有显著影响;3)中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明,突变压力和自然选择等因素共同塑造了密码子的使用偏好性,其中突变是最主要的影响因素;4)筛选出23个最优密码子,多数以A/U结尾。因此,紫叶苔线粒体基因组密码子偏好性较弱,除了主要受突变压力影响外,还受到自然选择、碱基组成和基因长度等因素的影响,研究结果可为苔藓植物线粒体基因组的进化研究提供参考。 展开更多
关键词 分子遗传学 紫叶苔属 密码子偏好性 线粒体基因组 最优密码
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后量子密码CRYSTALS-Dilithium的高性能实现 被引量:1
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作者 方伟钿 蒲金伟 +2 位作者 谢家兴 郑欣 熊晓明 《小型微型计算机系统》 北大核心 2025年第5期1273-1280,共8页
CRYSTALS-Dilithium作为后量子密码标准化竞赛的获胜选手之一,被官方首推为传统公钥转型过渡的格数字签名方案.针对目前算法存在的纯硬件方案少和性能不足等问题,提出一种部署在FPGA端的高性能协处理器.本设计调用2层4组并排的CT和GS蝶... CRYSTALS-Dilithium作为后量子密码标准化竞赛的获胜选手之一,被官方首推为传统公钥转型过渡的格数字签名方案.针对目前算法存在的纯硬件方案少和性能不足等问题,提出一种部署在FPGA端的高性能协处理器.本设计调用2层4组并排的CT和GS蝶形对,采用多级流水线、算子可重构和关键路径优化等技术,避免过长的流水线等待,实现高效的多项式运算单元.完全硬件化哈希、采样和特殊函数等单元,并在狭小的设计空间里组合并优化各模块调度.实验结果表明,所提出的系统工作频率为157MHz,执行最高安全等级的密钥生成、签名和验签仅需64.1us、304.0us和59.4us,相比同平台的硬件协处理器,全流程速度提升约69%. 展开更多
关键词 后量子密码 数字签名 多项式乘法器 数论变换
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基于D-Wave Advantage的量子计算实用化SPN结构对称密码攻击研究 被引量:1
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作者 裴植 洪春雷 +2 位作者 王启迪 胡巧云 王潮 《计算机学报》 北大核心 2025年第1期234-248,共15页
截至2023年,谷歌的量子霸权芯片Sycamore尚不能用于密码攻击。量子计算在理论上对公钥密码有致命性威胁,但对对称密码影响甚微,目前业内已经从缩减版密码算法开始积极探索对称密码的量子攻击。SPN结构是对称密码算法中的一种代表性结构... 截至2023年,谷歌的量子霸权芯片Sycamore尚不能用于密码攻击。量子计算在理论上对公钥密码有致命性威胁,但对对称密码影响甚微,目前业内已经从缩减版密码算法开始积极探索对称密码的量子攻击。SPN结构是对称密码算法中的一种代表性结构,目前基于真实量子计算机的各类量子算法均未能对该结构未经缩减的全规模密码算法进行攻击。基于量子退火算法独有的隧穿效应,使得该算法有利于科学问题的指数级解空间搜索,可将其视为一类具有全局寻优能力的人工智能算法。受传统密码分析方法的影响,本文提出一种对称密码攻击架构:量子退火耦合传统数学方法密码攻击的新型计算架构——QuCMC(Quantum Annealing-Classical Mixed Cryptanalysis)。基于该架构,首先利用可分性刻画SPN结构对称密码算法的线性层和非线性层传播规律,将区分器搜索问题转化为MILP模型求解问题。进一步将MILP模型转化为D-Wave CQM模型,在求解该模型的过程中利用量子波动产生的量子隧穿效应跳出传统智能算法极易陷入的局部亚优解,获得更优的解,即攻击目标对称密码算法的积分区分器。本文使用D-Wave Advantage量子计算机攻击了PRESENT、GIFT-64、RECTANGLE三种SPN结构代表算法,均成功搜索到最长9轮的积分区分器。并且实验结果表明,量子退火算法在跳出局部亚优解能力与降低求解时间两个方面,均优于经典启发式全局寻优算法模拟退火。本研究首次成功利用真实量子计算机对多种全规模SPN结构对称密码算法完成了攻击,攻击效果与传统数学方法持平。 展开更多
关键词 对称密码 量子计算 量子退火 D-Wave量子计算机 量子隧穿效应
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巨龙竹叶绿体基因组密码子偏好性分析
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作者 曹建杰 辉朝茂 +4 位作者 向自乾 蔡霖 胡梦茹 张寻梦 刘蔚漪 《西南农业学报》 北大核心 2025年第4期673-682,共10页
【目的】探究巨龙竹(Dendrocalamus sinicus)叶绿体基因组密码子的使用模式及其影响因素,旨在为巨龙竹分子水平研究和物种保护等方面提供参考。【方法】在NCBI数据库中通过GenBank登录号MK962316.1下载相关序列,使用软件Codon W、CUSP、... 【目的】探究巨龙竹(Dendrocalamus sinicus)叶绿体基因组密码子的使用模式及其影响因素,旨在为巨龙竹分子水平研究和物种保护等方面提供参考。【方法】在NCBI数据库中通过GenBank登录号MK962316.1下载相关序列,使用软件Codon W、CUSP、SPSS和Excel等对巨龙竹52条基因组序列进行分析。【结果】巨龙竹叶绿体基因组的GC平均含量为39.4%,低于50%,呈GC_(1)(47.75%)>GC_(2)(39.55%)>GC_(3)(31.47%)的趋势,且分布不均匀,说明基因组偏好以A或U结尾,且第3位比第1位和第2位碱基更偏好使用A或U;ENC均值为50.51,占比为86.54%,CAI均值为0.167,CBI均值为-0.086,FOP均值为0.359,这表明密码子使用偏好性较弱。相关性分析显示,碱基组成对密码子使用偏好性影响显著,且第3位密码子碱基组成的影响最大。中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等绘图结果表明,影响巨龙竹密码子偏好性的多个因素中,主导因素是自然选择。确定了13个最优密码子(GCA、GCU、GAU、UUU、GGU、AAA、UUA、CAA、CGU、AGU、ACU、GUA、GUU),均以A或U结尾。【结论】巨龙竹叶绿体基因组密码子偏好性较弱,偏好使用A或U结尾,除主要受自然选择压力的影响外,还受到碱基组成和突变压力的影响;共筛选出13个最优密码子,可用于巨龙竹种质改良和遗传创新等领域研究。 展开更多
关键词 巨龙竹 叶绿体基因组 密码子偏好性 最优密码
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