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基于类词元自注意力的SM4算法端到端建模攻击 认领 引用
1
作者 张雨 王子龙 +2 位作者 柴进晋 任思语 张柳 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期103-119,共17页
密码设备的安全性尤为重要,能量分析是评估其硬件安全的关键手段。现有针对搭载SM4密码的设备的能量分析工作对有保护措施的密码设备的关注不足,难以在实际场景下直接应用于原始能量迹分析。同时,现有的端到端建模攻击框架,在分类任务... 密码设备的安全性尤为重要,能量分析是评估其硬件安全的关键手段。现有针对搭载SM4密码的设备的能量分析工作对有保护措施的密码设备的关注不足,难以在实际场景下直接应用于原始能量迹分析。同时,现有的端到端建模攻击框架,在分类任务的信息聚合效率上存在局限。针对这些问题,提出了一种基于自注意力机制的端到端建模攻击框架,并评估了有保护措施的SM4加密设备在抗侧信道攻击中的表现。首先引入可训练的类词元,并将其与预处理后的能量迹词元并行输入到多层自注意力编码器中。其次为了提升网络的信息聚合效率,仅使用类词元对应的编码器输出部分来执行分类任务。最后,基于提出的攻击框架,对采用掩码技术和随机延迟保护机制的SM4加密设备进行了端到端建模攻击。为保护加密设备,依据密码算法中间变量的信噪比,采用了轻量级二阶掩码方案以模糊泄露变量的功耗特征。在此基础上,通过对能量迹实施随机延迟,构建了4个不同防护措施下的SM4加密设备的能量迹数据集。在建模阶段,提出的攻击框架在全部4个实验组中的准确率均超过了现有端到端建模攻击框架,且在3个实验组中拥有更低的训练时间复杂度。在攻击阶段,分别使用2、19、23和71条能量迹恢复了无随机延迟及1倍、2倍、4倍时钟周期随机延迟保护下的密钥字节。为了评估模型在更严苛场景下的表现,烧录了三阶掩码和随机延迟交叉防护的密码设备,使用网络结构进行建模攻击,并进行了在单核CPU环境下的密钥攻击实验用以评估资源受限场景下密钥恢复的耗时。因此,所设计的网络结构有效提升了端到端建模攻击框架的信息聚合效率,并成功对SM4加密设备所泄漏原始能量迹进行了能量分析。 展开更多
关键词 SM4算法 侧信道攻击 端到端建模攻击 类词元 自注意力模型
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基于毛刺探测模型的低随机数SM4一阶门限实现 认领 引用
2
作者 祝汉鹏 胡晓婷 张露露 《网络空间安全科学学报》 CSCD 2026年第3期80-91,共12页
门限实现作为一种具有可证明安全性的抗侧信道攻击方法,已被广泛应用于各类密码算法中。尽管已有研究提出了多种针对SM4算法的侧信道攻击防护方案,但现有方案在面对毛刺扩展探测等新型攻击模型时仍存在安全缺陷。因此,本文提出一种改进... 门限实现作为一种具有可证明安全性的抗侧信道攻击方法,已被广泛应用于各类密码算法中。尽管已有研究提出了多种针对SM4算法的侧信道攻击防护方案,但现有方案在面对毛刺扩展探测等新型攻击模型时仍存在安全缺陷。因此,本文提出一种改进的SM4算法S盒一阶门限实现方案。该方案基于塔域GF((22)2)2结构设计S盒,重构满足门限特性的乘法器,并引入COTG(changing of the guards)技术优化随机数添加策略,将单个S盒的随机数消耗降低至10 bit。本文借助形式化验证工具SILVER,证明了该方案在毛刺扩展探测模型下的理论安全性,并通过测试向量泄露评估(test vector leakage assessment,TVLA)验证了整体物理电路的实际防护能力。实验结果表明,该方案可有效抵御一阶侧信道攻击。 展开更多
关键词 SM4算法 抗侧信道攻击 毛刺探测模型 低随机数 一阶门限实现
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国密SM4在应急广播核心播发数据网络安全中的应用 认领 引用
3
作者 温绍仑 《电视电声科学与技术》 2026年第3期166-168,共3页
为解决应急广播核心播发数据网络面临的窃听、篡改、身份仿冒等安全威胁,引入国密SM4分组密码算法构建安全防护体系。采用SM4算法的密码分组链接(Cipher Block Chaining,CBC)模式实现播发数据加密传输,结合基于SM3算法的密钥散列消息认... 为解决应急广播核心播发数据网络面临的窃听、篡改、身份仿冒等安全威胁,引入国密SM4分组密码算法构建安全防护体系。采用SM4算法的密码分组链接(Cipher Block Chaining,CBC)模式实现播发数据加密传输,结合基于SM3算法的密钥散列消息认证码(keyed-Hash Message Authentication Code,HMAC)机制保障消息完整性。实验结果表明,该国密方案在抵御3类攻击时,防护成功率达100%,加密耗时比高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)快9.5%,系统吞吐量提高11.3%,且应急密钥更新可在4.7 min内完成全网切换。这表明该方案在保证安全性的同时,具备更优的处理性能和更强的应急响应能力。 展开更多
关键词 应急广播 国密SM4分组密码算法 网络安全
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一种SM4算法的高效FPGA实现 认领 引用
4
作者 竹显涛 李玥 赵雄伟 《电子技术应用》 2026年第4期127-133,共7页
随着信息安全和数据隐私需求的日益增长,国产SM4分组密码算法在政务、商业等信息传输领域具有重要应用价值。针对SM4算法在FPGA实现中的性能瓶颈问题,提出一种高效的全流水线硬件架构。通过优化S盒的硬件实现,将每轮迭代中的S盒数量从4... 随着信息安全和数据隐私需求的日益增长,国产SM4分组密码算法在政务、商业等信息传输领域具有重要应用价值。针对SM4算法在FPGA实现中的性能瓶颈问题,提出一种高效的全流水线硬件架构。通过优化S盒的硬件实现,将每轮迭代中的S盒数量从4个减少至1个,并采用组合逻辑实现快速替换,显著降低资源消耗。同时,设计32级全流水线加解密模块,实现多数据块的并行处理,将加解密吞吐率压缩至一个时钟周期。实验基于Xilinx Zynq7045平台,结果表明,该设计在不使用额外存储器资源的情况下,工作频率达到412 MHz,吞吐率高达52.7 Gb/s,单位面积吞吐率性能较现有方案提升20%以上。 展开更多
关键词 SM4算法 FPGA 流水线设计 S盒优化
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Distributed Implementation of SM4 Block Cipher Algorithm Based on SPDZ Secure Multi-party Computation Protocol 认领 引用
5
作者 Xiaowen Ma Maoning Wang Zhong Kang 《国际计算机前沿大会会议论文集》 2023年第1期279-297,共19页
SM4 is a block cipher algorithm among Chinese commer-cial cryptographic algorithms,which is advanced in terms of efficiency and theoretical security and has become national and international stan-dards successively.Howe... SM4 is a block cipher algorithm among Chinese commer-cial cryptographic algorithms,which is advanced in terms of efficiency and theoretical security and has become national and international stan-dards successively.However,existing literature shows that SM4 was not designed with an emphasis on key storage,which means that in today’s world where a single trusted hardware device with the built-in key faces challenges such as vulnerability,high cost,and unreliability,the usabil-ity of SM4 may be limited.Therefore,this paper proposes an imple-mentation scheme for SM4 based on secure multi-party computation(MPC)technology.The scheme involves dispensing the key among mul-tiple users’devices in a distributed manner,and when using the SM4 algorithm for encryption,multiple users perform joint computation with-out opening the full key.Specifically,this paper employs the MP-SPDZ framework,which satisfies security requirements in the presence of a dishonest majority of active adversaries.In view of the fact that this framework can only perform basic linear operations such as addition and multiplication,this paper focuses on the algebraic analysis of Sbox,which is the only non-linear component in SM4,and reconstructs it using the bit decomposition method.Furthermore,this paper demonstrates the conversion between the SM4-Sboxfield GF(28)and the SPDZ parame-terfield GF(240)through the isomorphic mapping,making it possible to perform joint calculations throughout the entire SM4 algorithm.Com-plexity analysis shows that this scheme has advantages in terms of data storage and communication volume,reaching a level of usability. 展开更多
关键词 SM4 algorithm SPDZ protocol MPC
基于FPGA的SM4异构加速系统 认领 引用 被引量：1
6
作者 张全新 李可 +1 位作者 邵雨洁 谭毓安 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2025年第7期1021-1031,共11页
国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出... 国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出一种基于FPGA的SM4异构加速系统,使用硬件实现SM4算法,并优化加解密性能;采用流式高速数据传输架构,支持多个SM4核并行工作,充分利用系统带宽;设计可配置接口,连接SM4与传输架构,提供足够的灵活性。系统于Xilinx XCVU9P FPGA上实现,支持随时更改SM4的负载和模式。测试得到SM4的最大工作频率为462 MHz,系统吞吐量高达92 Gbit/s,延迟仅为266μs。实验结果表明,与其他现有工作相比,该系统能获得更高的SM4工作频率和系统吞吐量,满足高带宽和低延迟的SM4加速需求。 展开更多
关键词 国密SM4算法 FPGA 硬件加速 传输架构
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资源节约型的SM4算法FPGA设计与实现 认领 引用 被引量：1
7
作者 张磊 张修政 洪睿鹏 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2025年第6期490-499,共10页
在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((24)2)和复合域GF(((22)2)2)的2种构造方案,测... 在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((24)2)和复合域GF(((22)2)2)的2种构造方案,测试结果表明,基于多项式基的GF((24)2)方案资源占用很少.在此基础上综合考虑资源占用和性能,设计了有限状态机和流水线2种SM4硬件实现结构.相比传统的查找表方式,有限状态机结构资源占用减少21.98%,运行主频提高14.40%;流水线结构资源占用减少54.23%. 展开更多
关键词 SM4算法 分组密码算法 多项式基 FPGA 复合域
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基于国产FPGA与SM4算法的总线通信加解密IP核设计 认领 引用 被引量：2
8
作者 李森 袁强 唐建 《兵工自动化》 北大核心 2025年第7期11-15,58,共5页
针对某终端设备之间总线通信的加密需求以及加密硬件程序便捷移植开发的需求,设计基于SM4加解密算法的IP核。采用轻量级单轮循环迭代结构,在满足吞吐率要求下降低对FPGA逻辑资源的消耗,其中查找表(look-up table,LUT)的消耗为2447个,触... 针对某终端设备之间总线通信的加密需求以及加密硬件程序便捷移植开发的需求,设计基于SM4加解密算法的IP核。采用轻量级单轮循环迭代结构,在满足吞吐率要求下降低对FPGA逻辑资源的消耗,其中查找表(look-up table,LUT)的消耗为2447个,触发器(flip-flop,FF)的消耗为2914个;采用加密、解密独立运行的方式使通信过程中的加密运算与解密运算可同时进行互不干扰;使用Vivado2022.2对IP核进行封装;采用一种“线性变换参数可控”的机制,使加密安全性由单一的密钥作为保证变为“密钥+线性变换参数”的双重保证,提高加密的安全性。测试结果表明:在满足吞吐率要求的条件下,该IP核可应用于UART(485/422/232)、CAN、1553B等总线的数据加密,且性能稳定。 展开更多
关键词 FPGA SM4算法 IP核 线性变换参数可控
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SM4密钥扩展算法的单能迹攻击 认领 引用 被引量：3
9
作者 吴震 赵洋 王敏 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2025年第10期2441-2454,共14页
在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中... 在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中,但其实现层面的侧信道脆弱性问题亟待解决.针对SM4密钥扩展算法的侧信道攻击研究存在空白,现有攻击方法多依赖多能迹统计特性,而单能迹攻击研究匮乏.研究提出一种基于贝叶斯网络结合建模侧信道攻击的单能迹侧信道攻击方法,针对单条能量轨迹,通过构建概率图模型,结合置信传播算法,实现对轮子密钥的高效推测,进而恢复主密钥.仿真实验与实测实验表明该攻击方法有效,在理想实测环境下主密钥恢复成功率达85.74%,即使在实测能迹中添加大量高斯白噪声,使得信噪比仅为10 d B的条件下,成功率仍可达70%.与传统方法相比,所提方法在成功率、所需能量轨迹数量和攻击时间等方面优势显著,为分布式物联网系统含密设备的侧信道攻击研究提供了新的思路与技术手段,也为相关防护设计提供了理论依据和参考. 展开更多
关键词 SM4密钥扩展算法 单能迹攻击 贝叶斯网络 置信传播算法 侧信道攻击 分布式物联网
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SM4的一阶门限实现优化方法 认领 引用
10
作者 姚富 陈华 +2 位作者 曹伟琼 王舰 付一方 《密码学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2025年第6期1226-1246,共21页
目前已有的SM4算法一阶防护方案缺少对毛刺攻击的考虑,且资源消耗过大,无法应用到资源受限或中高速运行场景中.本文提出了一种在毛刺条件下抵抗侧信道攻击的SM4算法一阶门限实现方案.本方案针对SM4算法S盒,结合“特殊掩码分量函数的数... 目前已有的SM4算法一阶防护方案缺少对毛刺攻击的考虑,且资源消耗过大,无法应用到资源受限或中高速运行场景中.本文提出了一种在毛刺条件下抵抗侧信道攻击的SM4算法一阶门限实现方案.本方案针对SM4算法S盒,结合“特殊掩码分量函数的数学性质”与“利用电路中无关中间变量作为新随机源”两种技术,在GF(2~4)域上构建了一阶门限实现的乘法运算模块.对GF(2~4)域的求逆运算采用直接掩码法,并引入16比特额外随机数,不仅保证输出掩码分量的均匀性,还与乘法模块协同实现整体S盒的一阶毛刺探测安全性.采用SILVER自动化评估工具验证了关键部件S盒的一阶毛刺探测安全性,采用通用的TVLA泄露评估测试评估整个防护方案的信息泄露量,采用一阶CPA攻击方法对基于FPGA实现的该防护方案进行了攻击.实验结果显示,在1000万条功耗曲线下,该方案能够在毛刺存在的情况下有效抵抗侧信道攻击.该方案的资源消耗较低,在芯片面积上比已有其他方案对比具有显著优势. 展开更多
关键词 SM4算法 侧信道攻击 门限实现 毛刺探测模型 硬件实现
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基于多特征融合与渐进式学习的SM4密码算法差分区分器 认领 引用
11
作者 王慧娇 张哲 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2025年第12期187-198,共12页
随着深度学习在密码分析中的深入应用,现有区分器仅依赖单-特征已无法有效区分具有强非线性扩散且高轮次的SM4密码算法。为突破SM4神经差分区分器在特征提取能力和高轮次上区分性能的瓶颈,提出一种基于多特征融合与渐进式学习的神经区... 随着深度学习在密码分析中的深入应用,现有区分器仅依赖单-特征已无法有效区分具有强非线性扩散且高轮次的SM4密码算法。为突破SM4神经差分区分器在特征提取能力和高轮次上区分性能的瓶颈,提出一种基于多特征融合与渐进式学习的神经区分器模型。设计高阶交叉差分密文对预处理方法增强非线性特征密度,结合Inception架构多核卷积层及SE通道注意力机制强化特征捕获,并采用渐进式学习策略阶段化训练区分器模型。实验结果表明,所提模型在5~9轮区分的准确率分别提升至75.12%、64.90%、60.62%、56.13%和53.88%;首次实现10轮SM4神经差分区分器(测试集准确率达52.41%),突破当前已知的9轮区分轮数瓶颈;对模型的特异度与敏感度进行测试分析,揭示了模型更擅长“排除”非密文的区分特点,验证了多特征融合及渐进式学习在SM4密码算法安全性评估中的有效性和可行性。 展开更多
关键词 分组密码 差分分析 SM4密码算法 神经差分区分器 多特征融合
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5G通信中基于SM4-GCM和SM9算法的安全通信方案研究 认领 引用 被引量：1
12
作者 吴书胜 王红强 +3 位作者 赵瑞阳 隋文玲 王雅楠 陈纪旸 《价值工程》 2025年第18期55-57,共3页
5G时代的到来标志着通信技术质的飞跃。5G通信凭借极高的传输速率、超低延迟和海量连接能力,5G通信不仅能够满足用户需求,还通过与各行业的融合构建智能网络。然而,5G的便捷性同样也带来了全新的安全挑战。恶意攻击可能更快地窃取数据,... 5G时代的到来标志着通信技术质的飞跃。5G通信凭借极高的传输速率、超低延迟和海量连接能力,5G通信不仅能够满足用户需求,还通过与各行业的融合构建智能网络。然而,5G的便捷性同样也带来了全新的安全挑战。恶意攻击可能更快地窃取数据,联网设备的涌入使得攻击面扩大,复杂的网络架构和多样化场景也使得攻击者能够利用的漏洞大量增加。因此,身份认证和密钥管理成为核心,需通过先进的加密技术和安全协议来保障通信的机密性、完整性和不可否认性。 展开更多
关键词 5G通信网络安全 SM4-GCM密码算法 SM9非对称密码算法 数据加密 身份认证 密钥管理
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轮内流水线型SM4算法的FPGA优化 认领 引用 被引量：4
13
作者 郭宇 贾小云 +2 位作者 蒋建伟 杨振英 段克盼 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期174-180,共7页
针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策... 针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策略进行了改进,将S盒运算拆分为查找表(LUT)级别的存储运算并基于LUT原语进行了实现,降低了S盒运算的复杂度.提出了改进的轮内流水线型SM4算法,将算法的关键路径缩短为单级LUT运算.基于ZYNQ-7020开发板对改进的算法进行了综合与实现,所实现方案的运行时钟频率为518 MHz,吞吐量为66.30 Gb/s,优于现有方案. 展开更多
关键词 SM4算法 FPGA 流水线结构
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针对SM4的选择明文攻击:线性运算带来的难题与对策 认领 引用 被引量：1
14
作者 唐啸霖 冯燕 +2 位作者 李志强 郭叶 龚关飞 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第8期2791-2799,共9页
在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特... 在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特殊的线性变换模块,使得能量分析攻击更加困难。针对SM4的选择明文攻击方法可以规避线性变换模块带来的运算复杂度,但这些方法面临以下难题:如何构造四轮选择明文、如何恢复初始密钥、如何分辨对称攻击结果,以及如何排除高相关性错误猜测值。该文在深入分析难题产生原因的基础上,提出了相应的对策,并对SM4算法实现进行了能量分析攻击实验,结果表明:所提应对策略,能有效解决在SM4的选择明文攻击过程中,线性运算带来的难题。 展开更多
关键词 SM4算法 能量分析攻击 选择明文 线性运算
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SM4隐式白盒实现方案 认领 引用 被引量：1
15
作者 漆骏锋 冷忞杰 +1 位作者 潘文伦 刘雪梅 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第6期1656-1663,共8页
为解决商密SM4算法运行安全问题,提出一种SM4新型隐式白盒实现方案。通过将有限域上的逆函数、S盒、轮变换依次转换为隐式方程组,将SM4算法运算过程转换为通过求解隐式方程组来实现。进一步提出冗余编码技术,在数据输入输出阶段引入和... 为解决商密SM4算法运行安全问题,提出一种SM4新型隐式白盒实现方案。通过将有限域上的逆函数、S盒、轮变换依次转换为隐式方程组,将SM4算法运算过程转换为通过求解隐式方程组来实现。进一步提出冗余编码技术,在数据输入输出阶段引入和消除冗余编码,实现标准输入输出接口。冗余变量增加了隐式方程组的混淆程度,使攻击者难以恢复或分解编码变换,提高了方案的安全性。当引入的冗余比特数不少于11比特时,从中间状态恢复真实状态的复杂度达到232,攻击者从中恢复所有轮密钥的复杂度不低于2128,有效保护了密钥安全。 展开更多
关键词 SM4算法 白盒密码 隐式实现 标准接口 冗余编码 仿射变换 混淆比特 查找表
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基于国密SM4算法的电力通信网络数据安全加密方法 认领 引用 被引量：8
16
作者 覃岩岩 丁群峰 +3 位作者 王国仕 刘俊荣 王宁 周琳妍 《自动化应用》 2025年第10期313-315,318,共3页
针对电力通信网络中数据传输的安全问题,为对其进行高效加密,展开基于国密SM4算法的数据加密技术研究。通过设计电力通信网络传输协议,确保数据在传输过程中的可靠性和完整性。然后,在此基础上,开展基于国密SM4算法的数据对称加密设计,... 针对电力通信网络中数据传输的安全问题,为对其进行高效加密,展开基于国密SM4算法的数据加密技术研究。通过设计电力通信网络传输协议,确保数据在传输过程中的可靠性和完整性。然后,在此基础上,开展基于国密SM4算法的数据对称加密设计,利用SM4算法的高安全性和高效性对电力通信网络中的数据进行加密处理,保障数据的安全性。最后,建立会话密钥协商机制,结合SM4码辅助安全加密,确保每次通信都会生成新的会话密钥,进一步增强数据传输的安全性。通过对比实验证明,采用该方法后,加密效率显著提升,在保证数据安全性的同时,提高了通信网络数据的传输效率。 展开更多
关键词 国密SM4算法 通信网络 安全加密 数据
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SM4国密算法在CTCS-3级列控系统车地无线通信中的应用研究 认领 引用 被引量：1
17
作者 徐强 李文涛 +3 位作者 李珍萍 黄琨 武鹏 杨海滨 《铁道通信信号》 2025年第8期8-15,共8页
在CTCS-3级列控系统中,车载ATP与地面无线闭塞中心(RBC)之间基于GSM-R无线通信系统实现车地数据传输。为降低开放式传输系统下车地通信的安全风险,首先分析CTCS-3级列控系统中的车地通信协议、安全层建立过程、不同加密方式等。然后通... 在CTCS-3级列控系统中,车载ATP与地面无线闭塞中心(RBC)之间基于GSM-R无线通信系统实现车地数据传输。为降低开放式传输系统下车地通信的安全风险,首先分析CTCS-3级列控系统中的车地通信协议、安全层建立过程、不同加密方式等。然后通过研究3DES加密/解密过程和国密SM4加密/解密计算原理,结合目前车地间使用的安全层协议结构,研究采用国密SM4技术计算加密安全编码的方案,同时分析RBC对车载ATP采用3DES或国密SM4的兼容应用方法;研究采用国密SM4技术对数据进行整体加密的应用方案,将车地间传输的数据内容以密文形式发送,进一步降低数据被窃听和篡改的风险。最后对3DES和SM4加密耗时进行仿真,结果表明,SM4加密计算比3DES耗时更少,效率更高。该研究为国密SM4技术在CTCS-3级列控系统中的进一步应用提供思路和借鉴。 展开更多
关键词 SM4国密算法 三重数据加密标准 加密安全编码 车地无线通信 CTCS-3级列控系统 安全层
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面向列控系统的新型密码架构 认领 引用
18
作者 胡晓雅 施婷婷 +2 位作者 张浩 崔佳诺 张宗华 《铁路通信信号工程技术》 2026年第7期1-11,共11页
控制指令是保障列车安全、可靠、有序运行的关键要素,其安全传输对列控系统的功能安全至关重要。然而,当前列控系统广泛采用的三重数据加密标准(Triple Data Encryption Standard,3DES)算法、离线密钥分发等安全机制较为薄弱,难以应对... 控制指令是保障列车安全、可靠、有序运行的关键要素,其安全传输对列控系统的功能安全至关重要。然而,当前列控系统广泛采用的三重数据加密标准(Triple Data Encryption Standard,3DES)算法、离线密钥分发等安全机制较为薄弱,难以应对日益复杂的网络攻击。特别是量子计算的快速发展对经典密码算法的安全性构成根本性威胁,使得控制指令传输面临长期安全风险。为此,系统性地分析既有列控系统的安全机制,识别其在数据安全方面存在的核心风险与需求。在此基础上,结合量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)技术的“信息论安全”优势与后量子密码(Post-Quantum Cryptography,PQC)算法的计算安全性,提出一种面向列控系统的新型密码架构。该架构从双向身份认证、在线密钥分发与管理、数据安全传输3个维度,构建了集抗量子攻击与高可用性于一体的安全增强方案,旨在有效提升列控系统的主动防御能力,为应对未来量子计算威胁、保障列控系统数据安全提供前瞻性解决方案。 展开更多
关键词 列控系统 量子密钥分发 后量子密码 密码架构 数据安全 铁路网络安全 抗量子攻击 SM4算法
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针对SM4轮输出的改进型选择明文功耗分析攻击 认领 引用 被引量：18
19
作者 杜之波 吴震 +1 位作者 王敏 饶金涛 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期85-91,共7页
Wang等通过攻击时引入固定数据,在2013年的CIS上提出了针对SM4密码算法选择明文功耗分析攻击,但该方法存在选择明文次数、采集功耗信号曲线次数和条数多的问题,攻击过程复杂。分析发现该固定数据和轮子密钥之间的相关性可用于恢复轮子密... Wang等通过攻击时引入固定数据,在2013年的CIS上提出了针对SM4密码算法选择明文功耗分析攻击,但该方法存在选择明文次数、采集功耗信号曲线次数和条数多的问题,攻击过程复杂。分析发现该固定数据和轮子密钥之间的相关性可用于恢复轮子密钥,为此提出针对SM4密码算法轮输出的改进型选择明文功耗分析攻击。攻击时选择特殊的明文采集功耗信号曲线,将固定数据作为攻击目标,利用攻击出的固定数据来破解轮子密钥,实验验证了该方法的有效性。使用此方法进行攻击,不仅可以降低选择明文次数、采集功耗信号曲线次数和条数,提高攻击效率,而且还可应用于针对SM4密码算法线性变换的选择明文攻击。 展开更多
关键词 SM4算法 能量分析攻击 选择明文 轮输出 固定数据
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SM4加密算法可裁剪式结构设计与硬件实现 认领 引用 被引量：12
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作者 刘金峒 梁科 +3 位作者 王锦 陈新伟 徐华超 李国峰 《南开大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期41-45,共5页
SM4算法是国家密码管理局发布的一种主要应用于无线局域网产品中的分组加密算法.从硬件实现的角度对SM4算法原理进行分析,依次设计了循环迭代结构与全并行流水线结构,并在此基础上进一步优化,最终提出了一种更为灵活的部分并行可裁剪式... SM4算法是国家密码管理局发布的一种主要应用于无线局域网产品中的分组加密算法.从硬件实现的角度对SM4算法原理进行分析,依次设计了循环迭代结构与全并行流水线结构,并在此基础上进一步优化,最终提出了一种更为灵活的部分并行可裁剪式结构.该结构可根据系统性能要求,对硬件电路结构进行裁剪,改善了循环迭代结构数据处理慢与全并行流水线结构逻辑资源消耗大的问题.最后通过硬件描述语言对以上结构完成行为级描述与功能仿真,并在Altera FPGA器件上进行了综合与数据分析.综合结果表明,可裁剪式结构在满足系统性能要求的基础上逻辑资源面积更小,功耗更低. 展开更多
关键词 SM4算法 分组加密 部分并行 可裁剪
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