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辐射引起的软错误对嵌入式加密算法的影响
密码算法在社会多个领域的日常实践（如电子支付、数据交换）中发挥着关键作用，包括金融、医疗保健和政府机构。与软件解决方案相比，在低级硬件设计中实现密码算法具有一组独特的约束（如硬件和计算资源）和需要优化的额外性能指标（如功耗）。考虑到这些限制，人们在 ASIC [1,2] 和 FPGA [3,4] 中彻底研究了不同的轻量级但强大的优化技术。尽管基于 SRAM 的 FPGA 上的密码实现功能多样且具有成本效益，但它极易受到辐射引起的软错误的影响，因此，对可靠解决方案的研究备受关注 [5] 。在这方面，人们已经使用了不同的缓解技术和实施方案来减少软错误对 FPGA 上实现的密码解决方案的影响 [6] 。例如，Bertoni 等人 [5] 将冗余技术与错误检测码结合使用来检测单比特故障。 Banu 等人 [7] 描述了一种基于汉明纠错码的 AES 容错模型。同样，Wu 等人 [8] 提出了一种低成本的 AES 并发错误检测方法
CSCI 599量子计算和量子密码学
讲师：Ming-deh Huang办公室：SAL 314办公时间：TBD联系信息：mdhuang@usc.edu，X4783课程描述数十年来，被认为是物理学的有争议的数学和理论模型，量子力学现在是革命性计算的设备和通信系统的基础。量子计算已成为一个重要的研究领域，具有实用应用的巨大潜力。实用的大规模量子计算和信息处理的追求变得更加紧迫和竞争。本课程是量子计算和量子密码学中基本思想和技术的介绍。在数学，计算机科学和量子力学中的背景材料以适合三个学科的初学者的水平讨论。我们的探索将由以下问题指导：适用于计算的量子机械原理是什么？量子计算与经典计算有何不同或更好？实现量子计算需要什么？研究和研究的主题包括量子傅立叶采样，以及用于搜索，PEIORD查找，保出和离散对数问题的应用以及与EPR Paradox和Bell的不平等的联系。学习目标本课程的主要目的是为学生提供探索量子计算和量子加密的基本工具。先决条件：CSCI 570建议准备：线性代数通过讲座，讨论，阅读（教科书和选定论文），家庭作业，中期纸和最终项目（论文和演示文稿）的结合来实现目标。
透过后量子密码学的棱镜
具体来说，TLS（传输层安全性）支持 HTTPS，这是我们社会中大多数网站支持的安全互联网协议，例如 https://www.australia.gov.au/ 和 https://www.govt.nz/。每当用户访问支持 HTTPS 的此类网站时，用户的 Web 浏览器（即客户端）和网站服务器都会执行传输层安全性 (TLS) 协议。简而言之，TLS 有两个主要阶段：(i) 握手协议和 (ii) 记录协议。在初始握手协议中，客户端和服务器建立通信的“基本规则”和用于加密传输消息的密钥。对于此密钥协议，协议依赖于非对称加密，因为双方此时没有共享密钥。一旦执行了密钥协议并在双方之间建立了共享密钥，现在就可以使用对称密钥加密来保护通信，这比非对称加密更有效。记录协议是客户端和服务器根据需要交换加密消息的阶段。
II II对称密钥密码学
UNIT II SYMMETRIC KEY CRYPTOGRAPHY MATHEMATICS OF SYMMETRIC KEY CRYPTOGRAPHY: Algebraic structures – Modular arithmetic-Euclid‟s algorithm- Congruence and matrices – Groups, Rings, Fields- Finite fields- SYMMETRIC KEY CIPHERS: SDES – Block cipher Principles of DES – Strength of DES – Differential and linear cryptanalysis – Block cipher design principles - 块密码操作模式 - AES的评估标准 - 高级加密标准 - RC4 - 密钥分布。对称密钥密码学的数学2.2。模块化算术
通过密码分析改进后量子密码学
在第 3 部分中，我将单独介绍后量子 RSA 变体。Bernstein–Heninger–Lou–Valenta 提出的原始 pqRSA 提案使用形式为 n = p 1 p 2 p 3 p 4 · · · pi · · · p 2 31 的 TB 级密钥，其中每个 pi 都是一个 4096 位素数。我的变体使用形式为 n = p 2 1 p 3 2 p 5 3 p 7 4 · · · p π ii · · · p 225287 20044 的 TB 级密钥，其中每个 pi 都是一个 4096 位素数，π i 是第 i 个素数。素数生成在实践中是后量子 RSA 中最昂贵的部分，因此我的提案中素数因子的数量较少，可以大大加快密钥生成速度。重复的因子有助于攻击者识别小阶元素，从而允许攻击者使用 Shor 算法的小阶变体。我分析了小阶攻击并讨论了它们所需的经典预计算的成本。
基于光子学的完美保密密码学
在罗马帝国时期，尤里乌斯·凯撒使用一种替换密码来编纂秘密信息，其中每个字符在字母表中向下移动三个位置，从而报告了使用密码技术保护机密信息的第一个历史证据之一 1。今天，信息社会每年传输 10 亿 TB 的数据，保护机密数据的隐私是一项全球性挑战 2,3。目前，大多数密码系统的安全性并不依赖于无条件证明，而是依赖于数学或概率陈述。主要思想集中在安全边际：如果使用 n 种资源破解了代码，则修改代码，例如将其密钥长度加倍，这样所需的资源就会呈指数增加。这种模型容易受到技术发展的影响，并且不能保护用户免受过去的攻击：攻击者可以存储今天发送的信息，并等待合适的技术以便明天破解消息。历史表明，这种情况有计划地发生在比预测更短的时间内。最著名的例子可能是恩尼格玛密码机的破解，恩尼格玛密码机是二战期间用来传输绝密军事信息的加密打字机。由于加密代码的基础组合数量众多，所以恩尼格玛密码机被认为是牢不可破的。尽管如此，这种安全猜想还是随着阿兰·图灵和他的同事们的工作而瓦解，他们通过设计第一台建筑计算机破解了恩尼格玛密码机，这台计算机一直秘密使用到二战结束 4 。在这个例子中，安全性被破解但没有公开披露，一方可以自由地侵入另一方的私人信息，完全不被注意。另一个例子是美国联邦数据加密标准 (DES)，它被认为是安全的，因为一台足够快的机器可以破解它
农业工业综合体的数字化：量子密码系统现存漏洞分析
在非相干攻击中，攻击者分别处理从重新传感器接收到的每个光子。最简单的选择是上述拦截攻击 - 发送光子。由于在这种攻击期间，光子不会沿着通信线路进一步传递，但会发送新的光子，因此这种策略称为不透明的。非相干攻击也是将量子样本与通过信道发送的光子纠缠在一起的攻击。在这种情况下，每个光子都会与独立于其他光子的单独分解混淆，并且相互作用的光子会发送到接收器。现在，攻击者可以将样本存储在量子存储器中，并在公开的消息交换结束后分别测量它们的状态。窃听公开的消息允许人们找出发送者的基础，从而选择最佳测量程序以获取有关密钥的更多信息。这种攻击是半透明的，因为攻击者混淆其样本的光子的状态会发生变化。通过减少攻击者收到的密钥信息量，可以降低攻击者引入的错误级别 [14]。
1 量子密码学：BB84量子密钥分发
值得注意的是，这些看似负面的特征可以产生积极作用，为某些密码和信息安全问题提供宝贵的益处，而在某些情况下，传统信号无法实现这些益处。例如，直观地讲，在远距离通信中，(b) 意味着任何试图在途中窃听消息的行为都必须在信号上留下痕迹，然后原则上可以通过接收方与发送方（公开）讨论的行为检测到。事实证明，这可用于提供可证明安全的通信，以防止窃听。另一方面，传统消息总是可以在途中被读取，并完好无损地发送给接收方。此外，事实证明（参见下文），(a) 对通信者的影响可以通过适当巧妙（非显而易见）的协议来规避，该协议涉及他们之间的进一步（公开）讨论。
采用两种优化相变的全场模式分类器用于高维量子密码学
摘要 高维编码方案已成为执行量子信息任务的一种新方法。对于高维，光子的时间和横向空间模式是此类实验中常用的两个典型自由度。尽管如此，仍然需要用于多结果测量的通用设备来充分利用编码方案的高维特性。我们提出了一种基于进化算法的通用全场模式排序方案，该方案仅由最多两个优化的相位元素组成，可以对方位和径向模式进行联合排序。我们通过高维量子密码学背景下的模拟进一步研究了我们方案的性能，其中在不同的相互无偏基中进行排序和高保真度测量方案至关重要。