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DTDS:用于侧信道能量分析的Dilithium数据集
1
作者
袁庆军
张浩金
+2 位作者
樊昊鹏
高杨
王永娟
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第8期2499-2508,共10页
量子计算的飞速发展威胁了传统密码系统的安全性,进而推动了后量子密码算法的研究与标准化。Dilithium数字签名算法基于格理论设计,于2024年被美国国家标准与技术研究院(NIST)选定为后量子密码算法标准。同时,对Dilithium的侧信道分析,...
量子计算的飞速发展威胁了传统密码系统的安全性,进而推动了后量子密码算法的研究与标准化。Dilithium数字签名算法基于格理论设计,于2024年被美国国家标准与技术研究院(NIST)选定为后量子密码算法标准。同时,对Dilithium的侧信道分析,特别是能量分析,也成为当前的研究热点。然而,现有的能量分析数据集主要针对经典分组密码算法,如AES等,缺乏Dilithium等新型算法的数据集,限制了相关侧信道分析方法的研究。为此,该文采集并公开首个针对Dilithium算法的能量分析数据集,旨在促进后量子密码算法的能量分析研究。该数据集基于Dilithium的开源参考实现,在Cortex M4处理器上运行,并通过专用设备采集,包含60000条Dilithium签名过程中采集的能量迹,以及与每条能量迹对应的签名源数据和敏感中间值。进一步对构造的数据集进行可视化分析,详细研究了随机多项式生成函数polyz_unpack的执行过程及其对能量迹的影响。最后,使用模板分析和深度学习分析方法对数据集进行建模和测试,验证了该数据集的有效性和实用性。数据集和相关代码见https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00173.00001。
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关键词
后量子算法
Dilithium算法
侧信道分析
能量分析
数据集
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职称材料
基于持续性故障的分组密码算法S盒表逆向分析
被引量:
1
2
作者
王安
谷睿
+3 位作者
丁瑶玲
张雪
袁庆军
祝烈煌
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期537-551,共15页
基于故障注入的逆向分析技术通过向运行保密算法的设备中注入故障,诱导异常加密结果产生,进而恢复保密算法内部结构和参数.在除S盒表外其他运算结构已知的前提下,本文基于持续性故障提出了一种分组密码算法S盒表逆向分析方法.我们利用...
基于故障注入的逆向分析技术通过向运行保密算法的设备中注入故障,诱导异常加密结果产生,进而恢复保密算法内部结构和参数.在除S盒表外其他运算结构已知的前提下,本文基于持续性故障提出了一种分组密码算法S盒表逆向分析方法.我们利用算法中使用故障元素的S盒运算将产生错误中间状态并导致密文出错这一特点,构造特殊的明文和密钥,诱导保密算法第二轮S盒运算取到故障值,从而逆向推导出第一轮S盒运算的输出,进而恢复出保密算法S盒表的全部元素.以类AES-128(Advanced Encryption Standard-128)算法为例,我们的方法以1441792次加密运算成功恢复出完整S盒表,与现有的其他逆向分析方法进行对比,新方法在故障注入次数和计算复杂度上有明显优势.进一步,我们将该方法应用于类SM4算法,并以1900544次加密运算恢复出保密S盒表.最后,我们综合考虑了分组密码算法的两种典型结构Feistel和SPN(Substitution Permutation Network)的特点,对新方法的普适性进行了讨论,总结出适用算法需具备的条件.
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关键词
逆向分析
持续性故障
分组密码
S盒表
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职称材料
基于ResNet的KLEIN算法改进模板攻击
被引量:
1
3
作者
王永娟
王灿
+1 位作者
袁庆军
冯芯竹
《密码学报》
CSCD
2022年第6期1028-1038,共11页
针对传统模板攻击存在的多元高斯正态分布假设受限、预处理复杂度高且不适用于带掩码防护的应用场景等问题,研究基于深度学习的模板攻击的改进方法.利用深度学习模型ResNet,对轻量级分组密码算法KLEIN实施改进模板攻击,根据数据的标签...
针对传统模板攻击存在的多元高斯正态分布假设受限、预处理复杂度高且不适用于带掩码防护的应用场景等问题,研究基于深度学习的模板攻击的改进方法.利用深度学习模型ResNet,对轻量级分组密码算法KLEIN实施改进模板攻击,根据数据的标签对数据进行分类.在密钥恢复阶段利用密钥优势叠加的方法,平均需要15条相同密钥加密所产生的能量迹即可有效区分正确密钥.相较于传统的模板攻击,本文的攻击方法成功恢复密钥所需攻击能量迹减少了83.7%,降低了模板攻击的难度,有效提高了模板攻击的成功率和效率.
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关键词
模板攻击
KLEIN-64算法
深度学习
ResNet
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职称材料
网络协议模糊测试:方法分类和研究进展
4
作者
赖国清
祝跃飞
+3 位作者
陈迪
芦斌
刘龙
张子昊
《电子与信息学报》
2025年第10期3465-3481,共17页
近年来,网络协议模糊测试(NPF)领域产生了大量研究成果,然而目前缺乏针对NPF的系统性综述。为此,该文首先厘清网络协议软件相较其它模糊测试对象的特异性,这体现在严格消息格式、异步网络交互和复杂状态维护等。提出一种问题导向型NPF...
近年来,网络协议模糊测试(NPF)领域产生了大量研究成果,然而目前缺乏针对NPF的系统性综述。为此,该文首先厘清网络协议软件相较其它模糊测试对象的特异性,这体现在严格消息格式、异步网络交互和复杂状态维护等。提出一种问题导向型NPF分类方法,基于NPF三大核心问题--协议数据包构造、协议状态感知和协议栈效率优化,梳理归纳近8年来NPF研究成果,对比不同NPF技术的能力现状与局限性。总结制约NPF发展的关键技术挑战,并结合新兴技术探讨了未来发展方向与潜在课题,旨在为协议分析领域研究者提供具有参考价值的洞见与启示。
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关键词
协议软件安全
漏洞挖掘
模糊测试
自动化软件测试
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职称材料
题名
DTDS:用于侧信道能量分析的Dilithium数据集
1
作者
袁庆军
张浩金
樊昊鹏
高杨
王永娟
机构
信息工程大学河南省网络密码技术重点实验室
西安交通
大学
智能
网络
与
网络
安全教育部
重点
实验室
出处
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第8期2499-2508,共10页
文摘
量子计算的飞速发展威胁了传统密码系统的安全性,进而推动了后量子密码算法的研究与标准化。Dilithium数字签名算法基于格理论设计,于2024年被美国国家标准与技术研究院(NIST)选定为后量子密码算法标准。同时,对Dilithium的侧信道分析,特别是能量分析,也成为当前的研究热点。然而,现有的能量分析数据集主要针对经典分组密码算法,如AES等,缺乏Dilithium等新型算法的数据集,限制了相关侧信道分析方法的研究。为此,该文采集并公开首个针对Dilithium算法的能量分析数据集,旨在促进后量子密码算法的能量分析研究。该数据集基于Dilithium的开源参考实现,在Cortex M4处理器上运行,并通过专用设备采集,包含60000条Dilithium签名过程中采集的能量迹,以及与每条能量迹对应的签名源数据和敏感中间值。进一步对构造的数据集进行可视化分析,详细研究了随机多项式生成函数polyz_unpack的执行过程及其对能量迹的影响。最后,使用模板分析和深度学习分析方法对数据集进行建模和测试,验证了该数据集的有效性和实用性。数据集和相关代码见https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00173.00001。
关键词
后量子算法
Dilithium算法
侧信道分析
能量分析
数据集
Keywords
Post-quantum algorithm
Dilithium
Side channel analysis
Power analysis
Dataset
分类号
TN918.2 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
基于持续性故障的分组密码算法S盒表逆向分析
被引量:
1
2
作者
王安
谷睿
丁瑶玲
张雪
袁庆军
祝烈煌
机构
北京理工
大学
网络
空间安全学院
密码
科学
技术
国家
重点
实验室
中国科学院
信息
工程
研究所
信息
安全国家
重点
实验室
战略支援部队
信息工程大学河南省网络密码技术重点实验室
清华
大学
高等研究院
出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期537-551,共15页
基金
国家重点研发计划(No.2021YFB3101500)
国家自然科学基金(No.62002021)
+2 种基金
河南省网络密码技术重点实验室研究课题(No.LNCT2020-A09)
北京理工大学青年教师学术启动计划
新能源和智能网联汽车行业密码应用产业链供需对接平台项目(No.2021-0181-1-1)。
文摘
基于故障注入的逆向分析技术通过向运行保密算法的设备中注入故障,诱导异常加密结果产生,进而恢复保密算法内部结构和参数.在除S盒表外其他运算结构已知的前提下,本文基于持续性故障提出了一种分组密码算法S盒表逆向分析方法.我们利用算法中使用故障元素的S盒运算将产生错误中间状态并导致密文出错这一特点,构造特殊的明文和密钥,诱导保密算法第二轮S盒运算取到故障值,从而逆向推导出第一轮S盒运算的输出,进而恢复出保密算法S盒表的全部元素.以类AES-128(Advanced Encryption Standard-128)算法为例,我们的方法以1441792次加密运算成功恢复出完整S盒表,与现有的其他逆向分析方法进行对比,新方法在故障注入次数和计算复杂度上有明显优势.进一步,我们将该方法应用于类SM4算法,并以1900544次加密运算恢复出保密S盒表.最后,我们综合考虑了分组密码算法的两种典型结构Feistel和SPN(Substitution Permutation Network)的特点,对新方法的普适性进行了讨论,总结出适用算法需具备的条件.
关键词
逆向分析
持续性故障
分组密码
S盒表
Keywords
reverse analysis
persistent fault
block cipher
substitution-box table
分类号
TN918 [电子电信—通信与信息系统]
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ResNet的KLEIN算法改进模板攻击
被引量:
1
3
作者
王永娟
王灿
袁庆军
冯芯竹
机构
战略支援部队
信息工程大学河南省网络密码技术重点实验室
四川
大学
数学学院
出处
《密码学报》
CSCD
2022年第6期1028-1038,共11页
基金
河南省重大公益专项(201300210200)
国家自然科学基金(61872381)。
文摘
针对传统模板攻击存在的多元高斯正态分布假设受限、预处理复杂度高且不适用于带掩码防护的应用场景等问题,研究基于深度学习的模板攻击的改进方法.利用深度学习模型ResNet,对轻量级分组密码算法KLEIN实施改进模板攻击,根据数据的标签对数据进行分类.在密钥恢复阶段利用密钥优势叠加的方法,平均需要15条相同密钥加密所产生的能量迹即可有效区分正确密钥.相较于传统的模板攻击,本文的攻击方法成功恢复密钥所需攻击能量迹减少了83.7%,降低了模板攻击的难度,有效提高了模板攻击的成功率和效率.
关键词
模板攻击
KLEIN-64算法
深度学习
ResNet
Keywords
template attack
KLEIN-64 algorithm
deep learning
ResNet
分类号
TP309.7 [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
网络协议模糊测试:方法分类和研究进展
4
作者
赖国清
祝跃飞
陈迪
芦斌
刘龙
张子昊
机构
信息工程大学河南省网络密码技术重点实验室
出处
《电子与信息学报》
2025年第10期3465-3481,共17页
基金
国家自然科学基金(62302520,62402524)。
文摘
近年来,网络协议模糊测试(NPF)领域产生了大量研究成果,然而目前缺乏针对NPF的系统性综述。为此,该文首先厘清网络协议软件相较其它模糊测试对象的特异性,这体现在严格消息格式、异步网络交互和复杂状态维护等。提出一种问题导向型NPF分类方法,基于NPF三大核心问题--协议数据包构造、协议状态感知和协议栈效率优化,梳理归纳近8年来NPF研究成果,对比不同NPF技术的能力现状与局限性。总结制约NPF发展的关键技术挑战,并结合新兴技术探讨了未来发展方向与潜在课题,旨在为协议分析领域研究者提供具有参考价值的洞见与启示。
关键词
协议软件安全
漏洞挖掘
模糊测试
自动化软件测试
Keywords
Network protocol software security
Vulnerability discovery
Fuzzing
Automated software testing
分类号
TN91 [电子电信]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
DTDS:用于侧信道能量分析的Dilithium数据集
袁庆军
张浩金
樊昊鹏
高杨
王永娟
《电子与信息学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于持续性故障的分组密码算法S盒表逆向分析
王安
谷睿
丁瑶玲
张雪
袁庆军
祝烈煌
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于ResNet的KLEIN算法改进模板攻击
王永娟
王灿
袁庆军
冯芯竹
《密码学报》
CSCD
2022
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
4
网络协议模糊测试:方法分类和研究进展
赖国清
祝跃飞
陈迪
芦斌
刘龙
张子昊
《电子与信息学报》
2025
在线阅读
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职称材料
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