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基于高性能密码实现的大数据安全方案 预览
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作者 杨国强 丁杭超 +2 位作者 邹静 蒋瀚 陈彦琴 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期2207-2215,共9页
目前信息技术发展的趋势是以大数据计算为基础的人工智能技术.云计算、雾计算、边缘计算等计算模式下的大数据处理技术,在给经济发展带来巨大推动力的同时,也面临着巨大的安全风险.密码技术是解决大数据安全的核心技术.大数据的机密性... 目前信息技术发展的趋势是以大数据计算为基础的人工智能技术.云计算、雾计算、边缘计算等计算模式下的大数据处理技术,在给经济发展带来巨大推动力的同时,也面临着巨大的安全风险.密码技术是解决大数据安全的核心技术.大数据的机密性、认证性及隐私保护问题需要解决海量数据的高速加解密问题;高并发的大规模用户认证问题;大数据的隐私保护及密态计算问题等,这些问题的解决,需要底层密码算法的快速实现.针对大数据安全应用的逻辑架构,对底层的国产密码标准算法SM4-XTS,SM2以及大整数模幂运算,分别给出快速计算的算法,并在基于Xilinx公司的KC705开发板上进行了验证,并给出实验数据.实验表明:该工作具有一定的先进性:1)SM4-XTS模式的实现填补了国内该方向的空白;2)SM2签名具有较高性能,领先于国内同类产品;3)大整数的模幂运算应用于同态密码的产品化,填补了国内该产品的空白. 展开更多
关键词 SM4-XTS SM2 大整数模幂 密码算法快速实现 大数据
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双服务器模型下模幂运算外包新方案 预览
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作者 张彦轩 李承峻 +1 位作者 杨欣也 王少辉 《南京邮电大学学报:自然科学版》 北大核心 2019年第5期89-94,共6页
对形如R=u^a(mod N)的模幂运算,现有外包方案设计时通常忽略特定场景对具体参数R,u,a,N的隐私性要求,对4个参数均进行隐私性保护,导致方案复杂度过高。鉴于此,基于双服务器模型,文中针对不同场景设计了3个不同的模幂运算外包方案,方案... 对形如R=u^a(mod N)的模幂运算,现有外包方案设计时通常忽略特定场景对具体参数R,u,a,N的隐私性要求,对4个参数均进行隐私性保护,导致方案复杂度过高。鉴于此,基于双服务器模型,文中针对不同场景设计了3个不同的模幂运算外包方案,方案通过合理的逻辑划分将原始的模幂运算转化为新运算,在保证有效保护特定应用场景中参数的隐私性的同时,用户的可验证概率能达到1。理论分析和实验仿真均显示相较于现有方案,新方案的用户端效率大幅提高。 展开更多
关键词 模幂运算 外包方案 隐私性保护 被动攻击
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基于单服务器的模指数安全外包计算方案 预览
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作者 丁伟杰 《电信科学》 2018年第1期80-86,共7页
目前,在离散对数密码协议中,模指数外包计算方案大部分都是针对素数的,很少有有关合数的研究成果。并且大多数模指数外包计算方案都是基于双服务器的,该类方案通常要求两个服务器中至少有一个是诚实的,但是在实际环境中可能并不存在完... 目前,在离散对数密码协议中,模指数外包计算方案大部分都是针对素数的,很少有有关合数的研究成果。并且大多数模指数外包计算方案都是基于双服务器的,该类方案通常要求两个服务器中至少有一个是诚实的,但是在实际环境中可能并不存在完全可信的云服务器。基于单个不可信服务器模型提出了一个新的复合模指数安全外包计算方案。该方案采用新的数学分割方式,能够保证底数和指数的隐私性。与已有方案相比,该方案的外包计算结果可验证率也有很大程度的提高,用户能够以119/120的概率检测出错误结果。 展开更多
关键词 云计算 外包计算 模指数
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模指数运算的一种快速实现算法 预览 被引量:1
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作者 何桂荣 宋宗余 《通信技术》 2017年第5期1045-1049,共5页
模指数运算是RSA和Elgama等公钥密码系统中的一个重要模块。提高模指数运算的效率,对提高公钥密码系统的可行性具有重要意义。提高模指数运算的方法主要有两种,一种是减少循环的长度次数,一种是减少循环中的乘法和求逆运算的次数。... 模指数运算是RSA和Elgama等公钥密码系统中的一个重要模块。提高模指数运算的效率,对提高公钥密码系统的可行性具有重要意义。提高模指数运算的方法主要有两种,一种是减少循环的长度次数,一种是减少循环中的乘法和求逆运算的次数。通过将指数采用双基链表示来减少循环长度,并通过预计算避免耗时较大的求逆运算。因此,模指数运算的效率得到了很大提高。最后,通过对不同类型的算法进行测试.结果表明.所提算法比以前的算法在效率上有一定的提高。 展开更多
关键词 公钥加密 密钥协商 模指数运算 双基链
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CExp: secure and verifiable outsourcing of composite modular exponentiation with single untrusted server 预览
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作者 Shuai Li Longxia Huang +1 位作者 Anmin Fu John Yearwood 《数字通信与网络:英文版》 2017年第4期236-241,共6页
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多个模指数运算的安全外包方案 预览 被引量:1
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作者 聂光辉 任艳丽 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2017年第6期1790-1793,共4页
模指数运算是公钥密码体制中的基本运算,但造价昂贵。可验证外包计算将用户的计算代价转移给服务器,能大大提高用户的计算效率,且能有效验证服务器的计算结果。针对多个模指数运算的外包方案进行了研究,利用指数之间的相互隐藏,提... 模指数运算是公钥密码体制中的基本运算,但造价昂贵。可验证外包计算将用户的计算代价转移给服务器,能大大提高用户的计算效率,且能有效验证服务器的计算结果。针对多个模指数运算的外包方案进行了研究,利用指数之间的相互隐藏,提出了新的两个模指数运算外包方案,并推广到多个模指数运算。方案基于两个服务器,实现了模指数运算底数和指数的隐私性,并且用户的可验证概率接近于1。与已有方案相比,所提方案同时提高了用户的计算效率和外包结果的可验证概率。理论分析和仿真实验均表明,所提方案极大地降低了用户的计算代价。 展开更多
关键词 云计算 模指数运算 可验证外包计算
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可验证模指数批计算外包方案 预览 被引量:3
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作者 黄春水 任艳丽 蔡建兴 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期135-140,共6页
随着云计算的发展,如何将一些耗时的计算任务安全地外包给不受信任的云服务器引起了人们的广泛关注.目前的模指数运算外包方案大多基于两个不可信的服务器,或者外包结果的可验证概率不高.因此,使用随机置换方法,提出了一个新的模指数批... 随着云计算的发展,如何将一些耗时的计算任务安全地外包给不受信任的云服务器引起了人们的广泛关注.目前的模指数运算外包方案大多基于两个不可信的服务器,或者外包结果的可验证概率不高.因此,使用随机置换方法,提出了一个新的模指数批计算外包方案.模指数运算的底数和指数对于服务器都是保密的,并且用户的可验证概率接近于1.与已有方案相比,所提方案基于单个不可信服务器实现了输入数据的隐私性,并提高了外包结果的可验证概率.对所提方案进行了模拟实验,测试结果表明外包方案极大地降低了用户的计算代价. 展开更多
关键词 云计算 外包方案 可验证 模指数运算
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可完全验证的双线性对运算外包算法 被引量:4
8
作者 任艳丽 丁宁 +2 位作者 王天银 陆海宁 谷大武 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2016年第7期855-869,共15页
双线性对运算是基于对的密码学中最昂贵的运算.基于两个不可信的服务器,本文首先提出了单个双线性对运算的外包计算方案.用户不需要执行任何复杂度高的运算,如标量乘、模乘运算等.本文还提出了多个双线性对运算的外包方案,效率远远高于... 双线性对运算是基于对的密码学中最昂贵的运算.基于两个不可信的服务器,本文首先提出了单个双线性对运算的外包计算方案.用户不需要执行任何复杂度高的运算,如标量乘、模乘运算等.本文还提出了多个双线性对运算的外包方案,效率远远高于调用单个对运算外包方案.在所提的两个算法中,如果服务器不诚实,用户均能以概率1检测到错误.基于两个算法,本文还提出了可外包解密的基于身份匿名加密方案和签名外包验证的基于身份签名方案. 展开更多
关键词 云计算 可验证 外包计算 双线性对 模指数运算 基于身份加密
智能卡中非对称算法模幂运算单元的设计与验证
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作者 邵佳佳 乌力吉 张向民 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2015年第2期37-41,共5页
基于CIOS模乘算法和Montgomery powering ladder模幂算法,设计了模幂电路,能进行密钥长度可配置的模乘、模幂、模加和模减运算.在50 MHz和SIMC13LL工艺库条件下对模幂电路进行DC综合,面积为16.1千门,吞吐率为10kb/s,30 MHz下Primetime... 基于CIOS模乘算法和Montgomery powering ladder模幂算法,设计了模幂电路,能进行密钥长度可配置的模乘、模幂、模加和模减运算.在50 MHz和SIMC13LL工艺库条件下对模幂电路进行DC综合,面积为16.1千门,吞吐率为10kb/s,30 MHz下Primetime PX分析功耗2.87mW,满足智能卡对速度、功耗、面积等指标需求.与近几年文献中的RSA模乘器相比,所设计的模乘电路具有最小的"功耗×面积/吞吐率",资源利用率高. 展开更多
关键词 智能卡 蒙哥马利模乘 模幂 非对称算法
稀疏形式下的区块式快速指数运算算法 预览
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作者 李繁 刘继 严星 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第5期1503-1507,共5页
针对在许多类El Gamal公钥密码体制中计算AXmod n与AXBXmod n复杂度高等问题,提出了稀松形式下的区块式快速指数运算算法来改善其模指数运算。使用转换状态图来分析其效能,同时将其概念加以延伸,加强其实用性。分析表明,此算法在预先计... 针对在许多类El Gamal公钥密码体制中计算AXmod n与AXBXmod n复杂度高等问题,提出了稀松形式下的区块式快速指数运算算法来改善其模指数运算。使用转换状态图来分析其效能,同时将其概念加以延伸,加强其实用性。分析表明,此算法在预先计算量小的时候有较好的效能,因此也特别适用于像智能卡这类存储空间受限的装置。 展开更多
关键词 公钥密码体制 模指数 稀疏形式 区块算法
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基于250位模乘平台的Tate对最终模幂算法的改进 预览
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作者 王晓静 《计算机与现代化》 2014年第2期191-196,共6页
在只支持250bits模乘的硬件平台上,实现457bits的二元扩域Tate对Miller算法的(双线性对的一种)最终模幂运算。在计算过程中采用一种改进的Montgomery模乘算法和中国剩余定理算法。通过具体数据实现双线性对最终模幂的运算,使用数学... 在只支持250bits模乘的硬件平台上,实现457bits的二元扩域Tate对Miller算法的(双线性对的一种)最终模幂运算。在计算过程中采用一种改进的Montgomery模乘算法和中国剩余定理算法。通过具体数据实现双线性对最终模幂的运算,使用数学软件Sage来验证这种改进方案的正确性。通过理论分析和数据计算可以证明使用该方案可实现457bits最终模幂。 展开更多
关键词 MONTGOMERY算法 Miller算法 模幂 中国剩余定理 模乘
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一种面向多核处理器高效并行的Montgomery加密算法 预览 被引量:1
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作者 袁仕继 刘志华 +1 位作者 黄文晶 张广吉 《太赫兹科学与电子信息学报》 2014年第3期397-401,共5页
经典 Montgomery 阶梯算法是提高椭圆曲线加密运算效率的有效方法之一。首先利用循环展开技术,提出了一种改进的 Montgomery 阶梯算法。然后根据 Montgomery 椭圆曲线加密算法的特点,在其读入数据环节采取数据并行方式进行处理;在其... 经典 Montgomery 阶梯算法是提高椭圆曲线加密运算效率的有效方法之一。首先利用循环展开技术,提出了一种改进的 Montgomery 阶梯算法。然后根据 Montgomery 椭圆曲线加密算法的特点,在其读入数据环节采取数据并行方式进行处理;在其模幂运算环节采取任务并行方式进行处理。仿真实验结果表明,采用数据并行和任务并行2种方式,可有效提升椭圆曲线加密运算的效率。 展开更多
关键词 模幂运算 Montgomery阶梯算法 并行处理 椭圆曲线加密
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Public-Key Cryptosystems with Secret Encryptor and Digital Signature 预览
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作者 Boris Verkhovsky 《通讯、网络与系统学国际期刊(英文)》 2013年第1期1-6,共6页
This paper describes and compares a variety of algorithms for secure transmission of information via open communication channels based on the discrete logarithm problem that do not require search for a generator (prim... This paper describes and compares a variety of algorithms for secure transmission of information via open communication channels based on the discrete logarithm problem that do not require search for a generator (primitive element). Modifications that simplify the cryptosystem are proposed, and, as a result, accelerate its performance. It is shown that hiding information via exponentiation is more efficient than other seemingly simpler protocols. Some of these protocols also provide digital signature/sender identification. Numeric illustrations are provided. 展开更多
关键词 Digital Signature Discrete LOGARITHM El Gamal Algorithm Generator Modular EXPONENTIATION Public Key CRYPTOSYSTEM Secure Communication SENDER Identification
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基于PCI Express总线的模幂运算器的实现 预览
14
作者 黄世中 金志刚 《计算机技术与发展》 2013年第10期138-142,共5页
PCI Express 协议由于其高速串行、系统拓扑简单等特点被广泛用于各种领域。研究支持PCI Express总线的数据加密设备,可以解决当前加密设备与主机之间数据传输速率低的问题,提高现有产品的性能。文中基于Montgomery模乘算法和同步FIF... PCI Express 协议由于其高速串行、系统拓扑简单等特点被广泛用于各种领域。研究支持PCI Express总线的数据加密设备,可以解决当前加密设备与主机之间数据传输速率低的问题,提高现有产品的性能。文中基于Montgomery模乘算法和同步FIFO缓存器,利用DMA的传输功能,实现了以PCI Express为通讯接口的模数长度可变的RSA模幂运算器。该模幂运算器可用于实现基于CRT方式的RSA签名算法和素数域的求逆运算,增强系统的灵活性。该算法接口经过稍微改进,也可作为对称密码算法的接口;这种统一的算法接口设计,利用了DMA的特性,可适应PCI Express高性能要求。 展开更多
关键词 PCI EXPRESS 直接内存访问 模幂 MONTGOMERY模乘 先进先出
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基于流水线技术的并行模幂算法硬件实现 预览 被引量:1
15
作者 黄世伟 王云峰 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第7期16-20,25共6页
针对R-L模幂算法并行硬件实现成本高的问题,提出一种流水线形式的模幂运算结构。采用流水线技术对模幂算法中Montgomery模乘运算进行硬件设计,并由此构建模幂运算结构,实现并行模幂运算,降低硬件成本。同时对模幂算法中预处理和后... 针对R-L模幂算法并行硬件实现成本高的问题,提出一种流水线形式的模幂运算结构。采用流水线技术对模幂算法中Montgomery模乘运算进行硬件设计,并由此构建模幂运算结构,实现并行模幂运算,降低硬件成本。同时对模幂算法中预处理和后处理步骤进行优化,以减少迭代次数。Virtex-2系列现场可编程门阵列原型的实现结果表明,在保证并行模幂运算速度的前提下,该结构的硬件实现成本近似为传统并行结构的1/2,且数据吞吐率更高,可达14Mb/s。 展开更多
关键词 蒙哥马利算法 模乘 模幂 RSA公钥密码体制 流水线技术 现场可编程门阵列原型
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RSA加解密算法的高效GPU实现 预览
16
作者 严承华 张志明 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第A01期35-39,共5页
RSA算法的核心运算为模幂运算,具有极高的计算复杂度和计算密度。研究了基于GPU的RSA加解密方法,根据算法并行度的不同,采用了串行和并行两种方法进行实现。实验结果表明,基于GPU的RSA加解密方法成功地实现了硬件加速。相对于CPU上运行... RSA算法的核心运算为模幂运算,具有极高的计算复杂度和计算密度。研究了基于GPU的RSA加解密方法,根据算法并行度的不同,采用了串行和并行两种方法进行实现。实验结果表明,基于GPU的RSA加解密方法成功地实现了硬件加速。相对于CPU上运行的RSA加解密方法,该算法极大地提高了执行效率,获得了最高4倍的加速;在处理数据较少时,并行算法比串行算法有优势,但是串行算法在处理数据较多时性能逐渐增加,并获得了最高性能。 展开更多
关键词 统一计算设备架构 图形处理单元 模幂运算 并行
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RSA公钥算法研究与快速模幂运算设计 预览 被引量:2
17
作者 王宏俊 丁群 《黑龙江大学工程学报》 2013年第2期83-88,共6页
RSA公钥密码体制是一种非对称加密体系,其安全性是基于大整数因子分解在计算上是不可行的,并且利用陷门函数来构造加解密规则,使通信双方无须事先交换密钥就可建立起保密通信,是目前应用最广泛的一种公开密码体制。但大整数运算所... RSA公钥密码体制是一种非对称加密体系,其安全性是基于大整数因子分解在计算上是不可行的,并且利用陷门函数来构造加解密规则,使通信双方无须事先交换密钥就可建立起保密通信,是目前应用最广泛的一种公开密码体制。但大整数运算所需的计算速度和资源成为其应用的一大瓶颈,尤其是模幂运算,其计算复杂性和冗余性制约了RSA的速度,因此在研究RSA密码体制基本理论的基础上,应用著名的平方-乘算法将模幂运算转化为模乘运算,使运算过程简便快捷,同时借助强大的Matlab仿真软件深入研究RSA密码系统中的关键算法,如欧几里得及其扩展定理、素数检测和模乘运算。Matlab仿真结果表明:平方一乘算法切实可行,其他关键算法也得到了充分验证,为后续的硬件实现奠定了基础和思路。 展开更多
关键词 RSA公钥密码 模幂运算 平方-乘算法 MATLAB仿真 欧几里得及其扩展定理
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大整数模幂的固定基窗口组合算法 预览 被引量:2
18
作者 瞿云云 包小敏 +1 位作者 刘花 徐洋 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第3期679-681,共3页
模幂乘运算是实现公钥密码体制的一个很重要的运算,其运算速度从整体上决定了公钥密码体制的实现效率。通过采用预处理技术,将椭圆曲线的定点标量乘的固定基窗口方法应用在模幂运算中,与SMM算法进行组合得到一种新的求模幂乘算法—... 模幂乘运算是实现公钥密码体制的一个很重要的运算,其运算速度从整体上决定了公钥密码体制的实现效率。通过采用预处理技术,将椭圆曲线的定点标量乘的固定基窗口方法应用在模幂运算中,与SMM算法进行组合得到一种新的求模幂乘算法——固定基窗口方法。对算法的原理与效率进行了分析,实验结果表明,算法的运算速度得到了有效提高。 展开更多
关键词 RSA 模幂运算 SMM算法 固定基窗口方法
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一种改进的针对滑动窗口模幂运算实现的密码数据Cache计时攻击 预览 被引量:1
19
作者 周平 寇应展 +2 位作者 王韬 赵新杰 刘会英 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第3期201-205,共5页
RSA、DSA等公钥密码大都基于"滑动窗口"算法实现模幂运算,其运算过程中进行的Cache访问会产生旁路信息泄漏并用于密钥破解,基于Cache访问泄漏的幂指数分析算法是提高攻击效率的关键。通过分析现有攻击的不足,进一步分析了预计算乘法... RSA、DSA等公钥密码大都基于"滑动窗口"算法实现模幂运算,其运算过程中进行的Cache访问会产生旁路信息泄漏并用于密钥破解,基于Cache访问泄漏的幂指数分析算法是提高攻击效率的关键。通过分析现有攻击的不足,进一步分析了预计算乘法因子到Cache的映射规律,提出了一种基于窗口值判定的幂指数分析改进算法;以基本模幂运算为例,通过实际攻击实验验证改进算法的效率,结果表明改进算法可恢复出60%的幂指数位,优于前人最好工作的47%;最后以RSA和DSA为例,给出了改进算法对密钥分析的影响。 展开更多
关键词 滑动窗口 模幂运算 RSA DSA CACHE计时攻击
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一种改进的Montgomery阶梯算法及其实现 预览
20
作者 袁仕继 李博章 +1 位作者 孙慧慧 张广吉 《微型机与应用》 2013年第11期78-80,共3页
提出了利用Montgomery阶梯算法实现快速模幂运的两种方案。第一种是将每个时钟周期内乘法和平方并行执行,且使用2x2正交变换器选择输出,使Montgomery阶梯算法简单、高效;第二种是使用循环展开技术将循环数减少一半,且只需要一半的... 提出了利用Montgomery阶梯算法实现快速模幂运的两种方案。第一种是将每个时钟周期内乘法和平方并行执行,且使用2x2正交变换器选择输出,使Montgomery阶梯算法简单、高效;第二种是使用循环展开技术将循环数减少一半,且只需要一半的时钟,运算效率得到更大的提高。 展开更多
关键词 模幂运算 标量乘 Montgomery阶梯算法
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