摘要 - 肌形加密(HE)是用于构建隐私应用程序的常用工具。但是,在许多客户和高延迟网络的情况下,由于密码大小较大而引起的通信成本是bot-tleneck。在本文中,我们提出了一种新的压缩技术,该技术使用具有较小的密文的添加剂同构加密方案,以基于错误的学习(LWE)来压缩大型同构密文。我们的技术利用了此类密文的解密中的线性步骤,以将部分解密委托给服务器。我们达到的压缩比最高90%,这仅需要一个小的压缩密钥。通过同时压缩多个密文,我们的压缩率超过99%。我们的压缩技术可以很容易地应用于将LWE密文从服务器传输到客户端的应用程序,以作为对查询的响应。更重要的是,我们将技术应用于私人信息检索(PIR),其中客户端访问数据库而无需透露其查询。使用我们的压缩技术,我们提出了Zippir,这是一种PIR协议,它在文献中所有协议中达到了最低的总体通信成本。Zippir不需要在预处理阶段与客户进行任何通信,这是用于与短暂客户端或高延迟网络的PIR用例的绝佳解决方案。
I.在网络安全和信息保护领域的引言中,对称密码学是基础,刺激数据并维护机密性的纯度[19]。在其核心上,对称密码学围绕着秘密关键生成元素程序的关键过程,该过程加强了安全的通信和数据加密。本文深入研究了对称密码学的复杂领域,揭示了秘密密钥生成的本质及其在保护数字信息中必不可少的作用[1]。对称密码学依赖于单个共享密钥来加密和解密数据。此共享密钥的起源在于关键产生的细致过程。这个基本过程是通过使用随机数生成器来制作独特加密密钥的。此密钥用作数据安全性的关键,提供了将明文转换为密文的机制,反之亦然。确保此键保持秘密,并且不受未经授权的访问的不渗透,这对于保留加密数据的完整性和机密性至关重要[2]。对称密码学中秘密密钥的重要性不能被夸大。充当信息,通过该导管,秘密钥匙封装了安全通信的本质。它的一代算法是精心制作的,以阻止对抗性的尝试,以猜测或反向工程钥匙。这种算法的复杂性可确保对密码保持弹性
摘要 - 我们为非均匀消息介绍一种新型混合通用网络编码加密系统(NU-HUNCC),以有限的区块长度制度,可在高通信速率下提供后量化后的安全性(PQ)安全性。最近,混合密码系统通过使用安全的编码方案对数据进行预混合并仅对其进行加密,从而提供了PQ安全性,假设数据是统一分布的。通常具有挑战性的假设。标准的固定长度无损源编码和压缩方案保证了归一化差异的均匀输出。然而,这不足以保证安全。我们考虑了拟议的混合密码系统的非归一化变异距离中有效的几乎均匀的压缩方案,该方案通过利用统一的子线性共享种子来保证PQ安全性。具体来说,对于所提出的PQ密码系统,首先,我们为非均匀消息提供了端到端的编码方案NU-Huncc。第二,我们证明NU-Huncc是信息理论的单独保护(IS),供窃听器访问链接的任何子集。第三,我们引入了一个修改的安全定义,在选定的密文攻击(ISS-CCA1)下单独使用语义安全,并证明这是针对全面观察的窃听,nu-huncc满足了其条件。最后,我们提供了一项分析,该分析显示了NU-Huncc的高通信率和共享种子大小的可忽略性。
Maria Perepechaenko 和 Randy Kuang Quantropi Inc.,加拿大渥太华 电子邮件:maria.perepechaenko@quantropi.com;randy.kuang@quantropi.com 摘要 — 我们介绍了 Kuang 等人的量子排列垫 (QPP) 的功能实现,使用目前可用的国际商业机器 (IBM) 量子计算机上的 Qiskit 开发套件。对于此实现,我们使用一个带有 28 个 2 量子比特排列门的垫,可提供 128 位熵。在此实现中,我们将明文分成每块 2 位的块。每个这样的块一次加密一个。对于任何给定的明文块,都会创建一个量子电路,其中的量子位根据给定的明文 2 位块初始化。然后使用从 28 排列 QPP 垫中选择的 2 量子比特排列运算符对明文量子位进行操作。由于无法直接发送量子比特,因此密文量子比特通过经典信道进行测量并传输到解密方。解密可以在经典计算机或量子计算机上进行。解密使用逆量子置换垫和用于加密的相应置换门的 Hermitian 共轭。我们目前正在推进 QPP 的实施,以包括额外的安全性和效率步骤。索引术语 — 量子通信、量子加密、量子解密、量子安全、安全通信、QPP、Qiskit、国际商业机器量子 (IBMQ)
量子计算的并行计算能力和量子比特的特殊性质为图像处理任务提供了有效的解决方案。本文提出了一种基于Fisher-Yates算法和Logistic映射的量子图像加密算法。首先利用Fisher-Yates算法生成三个密钥序列,其中一个密钥序列用于对图像的坐标量子比特进行编码。利用另外两个密钥和预设规则,基于编码后的坐标量子比特设计量子坐标置乱操作,对明文图像的空间信息进行有效的置乱。接下来,生成另一组密钥序列,其中一个密钥序列用于对图像的颜色量子比特进行编码。利用另外两个密钥序列和不同的规则,设计了一种基于编码颜色量子比特的量子比特平面置乱操作,成功对图像的颜色信息进行了置乱。最后基于Logistic映射生成量子密钥图像,并基于Fisher-Yates算法对密钥图像进行置乱,以提高密钥复杂度。将原图像与置乱后的密钥图像进行异或运算,得到最终的密文图像。给出了该方案的完整量子电路图。实验结果和安全分析证明了该方案的有效性,该方案提供了很大的密钥空间,计算复杂度仅为O(n)。
摘要。与任何加密算法一样,后量子 CCA 安全公钥加密方案的部署可能伴随着需要防范侧信道攻击。对于现有的未考虑泄漏的后量子方案,最近的结果表明,这些保护的成本可能会使其实施成本增加几个数量级。在本文中,我们描述了一种专门为此目的量身定制的新设计,即 POLKA。它利用各种要素来实现高效的侧信道保护实现,例如:(i) 刚性属性(直观地意味着去随机化加密和解密是注入函数)以避免 Fujisaki-Okamoto 变换非常容易泄漏的重新加密步骤,(ii) 通过合并虚拟密文实现解密的随机化,消除对手对中间计算的控制并使这些计算变得短暂,(iii) 密钥同态计算可以屏蔽侧信道攻击,其开销与共享数量呈线性关系,(iv) 困难的物理学习问题可以讨论一些关键的未屏蔽操作的安全性。此外,我们使用显式拒绝机制(对无效密文返回错误符号)来避免隐式拒绝造成的额外泄漏。因此,POLKA 的所有操作都可以以比最先进的设计更便宜的方式防止泄漏,从而为量子安全和抗泄漏的方案开辟了道路。
引言:量子通信使远程双方能够在远距离上安全地共享秘密信息 [1]。自从 Bennett 和 Brassard [2] 提出开创性的协议以来,人们开发了不同的量子通信模式,例如量子密钥分发 (QKD)、量子秘密共享、量子安全直接通信 (QSDC)、量子隐形传态、量子密集编码等 [2–6]。QSDC 是量子通信的重要模式之一;与 QKD 相比,QSDC 直接通过量子信道发送秘密信息,而无需预先设置密钥,从而消除了与密钥管理和密文攻击相关的进一步安全漏洞 [7]。自从第一个 QSDC 协议被提出 [4] 以来,它已成为过去十年量子通信的热门研究课题之一 [8–19]。对于纠缠载流子,2003 年邓志强、龙志强和刘志军提出了两步 QSDC 协议,明确提出了 QSDC 的标准 [20]。随后,基于高维纠缠、多体纠缠和超纠缠的 QSDC 协议相继被发展出来 [21–25]。对于单光子载流子,文献 [26] 提出了第一个 QSDC 协议,即所谓的 DL04 协议,其可行性已在 [27–29] 中得到证明。张伟等人进行了带有量子存储器的 QSDC 实验 [30]。齐若阳等人 [31] 进行了基于量子存储器的 QSDC 实验 [32]。
摘要 - 这项工作考虑了使用安全的哈希算法SHA-256改善RSA加密系统,以防止攻击,更是如此,可以抵制定时攻击。rsa是最常用的不对称加密方法之一,随着计算能力的增加,这些天不断增加,而新的复杂攻击方法一直出现,这种方法受到严重威胁。它还指出了RSA中的一些内在弱点,包括易受侧向通道攻击和确定性加密的脆弱性,这些弱点可能会通过定时变化导致关键暴露。在这项工作中,使用了SHA-256,因为它是一种非常声音的哈希算法,可以增强生成的密文的随机性,以针对加密攻击。因此,提出了此改进,以减少RSA操作的执行时间,该操作可以隐藏可以在攻击中使用的定时信息。通过评估时间行为和寻找漏洞的受控实验研究了有关这种集成的效率。结果表明,这种组合方法虽然实际上加强了RSA的安全性,但在加密算法中实现细节的重要性方面具有更广泛的影响。这项研究有助于不断地对话,以改善加密系统内的数据安全性,并提出一个框架,通过该框架可以通过该框架更好地进行弹性加密方法。索引术语 - RSA,密码学,哈希,时机攻击,数据安全
量子信息在密码学中的应用可以追溯到 Wiesner [ 39 ] 的工作,他提出了第一个量子密码工具,即共轭编码。值得注意的是,共轭编码的思想仍然以不同的形式应用于许多现代量子密码协议中。然而,自从 Bennett 和 Brassard [ 6, 5 ] 提出量子密钥分发 (QKD) 之后,量子密码学获得了很大的吸引力。后来 Lo 和 Chau [ 23 ] 和 Mayers [ 26 ] 证明 QKD 在信息理论上是安全的。Shor 和 Preskill [ 36 ] 给出了一种基于纠错码的更容易理解的安全性证明。尽管从理论上讲 QKD 提供了完美的安全性,但它的实际实现并不 (并且可能不会) 完美。这意味着 QKD 实现与其他密码实现一样,容易受到旁信道攻击,例如,参见 [ 24 ]。即使我们假设 QKD 在实践中提供了完美的安全性,还有许多其他重要的加密任务,如比特承诺、多方计算和无意识传输,都无法通过密钥分发来解决。事实上,Mayers [ 25 ] 以及 Lo 和 Chau [ 22 ] 证明了无条件安全的量子比特承诺是不可能的。Colbeck [ 11 ] 后来也证明了利用量子通信进行信息理论上安全的双方计算是不可能的。如果假设对手的计算能力有限或存储空间有限,则可以保证此类方案的安全。因此,计算假设在量子密码学中仍然是必要的,而且非常重要。特别是,需要进一步研究量子公钥密码学中计算假设的必要性,而量子公钥密码学是量子密码学中越来越重要的领域。量子公钥密码学的原理与经典公钥密码学的原理非常相似。在量子公钥方案中,每个用户 A 都有一对密钥(sk A ,pk A ),其中私钥sk A 只有 A 知道,公钥pk A 由 A 发布,所有人都可以访问。密钥对由高效的密钥生成算法生成。与经典公钥方案一样,量子公钥方案也是基于陷门单向函数建模的。通俗地说,单向函数是一种易于计算但难以逆的函数。陷门单向函数是可以将某些信息k(称为陷门)与单向函数f 关联起来的函数,任何知道k 的人都可以轻松逆向f [7]。在量子设置中,f 是从私钥空间到公钥空间的映射| α ⟩7→| f α ⟩。私钥| α ⟩可以是经典状态或量子态,公钥| f α ⟩ 是量子态。量子公钥密码学的三个主要构造是公钥加密、数字签名和公钥货币。在本文中,我们重点讨论量子公钥加密。有关量子数字签名,请参阅 [ 13 ],有关量子货币,请参阅 [ 1 , 2 , 12 ]。在公钥加密方案中,用户 B 可以使用 A 的公钥 pk A 和公共加密算法将 m 编码为密文 c,从而向 A 发送秘密消息 m。收到密文 c 后,用户 A 使用其私钥 sk A 和公共解密算法解密 c。
摘要 随着医疗保健越来越依赖医疗物联网 (IoMT) 基础设施,建立一个安全的系统来保证患者数据的机密性和隐私性至关重要。该系统还必须促进与医疗保健生态系统内的其他方安全共享医疗保健信息。然而,这种增强的连接性也引入了网络安全攻击和漏洞。这篇全面的评论探讨了 IoMT 的最新进展、IoMT 的安全要求、IoMT 中的加密技术、加密技术在保护 IoMT 中的应用、针对加密技术的安全攻击、缓解策略和未来的研究方向。该研究采用综合审查方法,综合了 2020 年至 2024 年期间出版的同行评审期刊、会议论文集、书籍章节、书籍和网站的研究结果,以评估它们与 IoMT 系统中加密应用的相关性。尽管取得了进展,但 IoMT 中的加密算法仍然容易受到安全攻击,例如中间人攻击、重放攻击、勒索软件攻击、密码分析攻击、密钥管理攻击、选择明文/选择密文攻击和旁道攻击。虽然同态加密等技术增强了安全性,但它们的高计算和功率需求对资源受限的 IoMT 设备构成了挑战。量子计算的兴起威胁着当前加密协议的有效性,凸显了研究抗量子密码学的必要性。该评论指出了现有密码学研究中的关键差距,并强调了未来的发展方向,包括轻量级密码学、抗量子方法和人工智能驱动的安全机制。这些创新对于满足 IoMT 系统日益增长的安全要求和防范日益复杂的威胁至关重要。