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泄露攻击下可证明安全的公钥密码机制 版权信息
- ISBN:9787030701190
- 条形码:9787030701190 ; 978-7-03-070119-0
- 装帧:一般胶版纸
- 册数:暂无
- 重量:暂无
- 所属分类:>
泄露攻击下可证明安全的公钥密码机制 内容简介
《泄露攻击下可证明安全的公钥密码机制》主要介绍在信息泄露环境下安全公钥加密机制的构造,共8章。第1章介绍抗泄露密码学的研究背景及意义;第2章介绍相关的数学基础及安全性假设;第3章介绍相关密码学工具的形式化定义及安全模型;第4章介绍抗泄露公钥加密机制的构造方法;第5章介绍抗泄露基于身份加密机制的构造方法;第6章介绍抗泄露无证书公钥加密机制的构造方法;第7章介绍抗泄露基于证书公钥加密机制的构造方法;第8章介绍抗泄露密钥封装机制的构造方法。
泄露攻击下可证明安全的公钥密码机制 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究动机及目标 1
1.2 研究现状与进展 2
1.3 研究意义 5
1.4 抗泄露密码机制的应用 5
参考文献 9
第2章 基础知识 12
2.1 哈希函数 12
2.1.1 抗碰撞哈希函数 12
2.1.2 抗目标碰撞哈希函数 12
2.2 强随机性提取 13
2.2.1 统计距离 13
2.2.2 信息熵 13
2.2.3 随机性提取器 14
2.3 区别引理 15
2.4 泄露模型及泄露谕言机 16
2.4.1 泄露模型 16
2.4.2 泄露谕言机 17
2.5 困难性假设 18
2.6 合数阶双线性群及相应的子群判定假设 20
2.7 可证明安全理论基础 21
2.8 本章小结 24
参考文献 25
第3章 基本密码学工具及构造 26
3.1 哈希证明系统 26
3.1.1 平滑投影哈希函数 26
3.1.2 HPS的定义及安全属性 27
3.1.3 HPS的具体构造 28
3.2 对偶系统加密技术 29
3.2.1 DSE技术介绍 29
3.2.2 基于DSE技术的IBE机制 31
3.3 一次性损耗滤波器 37
3.3.1 OT-LF的形式化定义 37
3.3.2 OT-LF的安全性质 37
3.3.3 OT-LF的具体构造 38
3.4 非交互式零知识论证 43
3.5 卡梅隆哈希函数 45
3.6 密钥衍射函数 46
3.7 消息验证码 46
3.8 本章小结 47
参考文献 47
第4章 公钥加密机制的泄露容忍性 49
4.1 公钥加密机制的定义及泄露容忍的安全模型 50
4.1.1 公钥加密机制的定义 50
4.1.2 PKE机制的抗泄露CPA安全性 50
4.1.3 PKE机制的抗泄露CCA安全性 53
4.2 抗泄露CCA安全的PKE机制 58
4.2.1 具体构造 58
4.2.2 正确性 60
4.2.3 安全性证明 60
4.3 抗连续泄露CCA安全的PKE机制 68
4.3.1 具体构造 68
4.3.2 正确性 71
4.3.3 安全性分析 71
4.4 高效的抗连续泄露CCA安全的PKE机制 72
4.4.1 具体构造 72
4.4.2 正确性 74
4.4.3 安全性证明 74
4.5 本章小结 82
参考文献 82
第5章 基于身份加密机制的泄露容忍性 84
5.1 基于身份密码体制 85
5.2 基于身份加密机制的定义及泄露容忍的安全模型 87
5.2.1 IBE机制的定义 87
5.2.2 IBE机制的抗泄露CPA安全性 88
5.2.3 IBE机制泄露容忍的CCA安全性 91
5.2.4 IBE机制选定身份的安全性 94
5.3 抗泄露CCA安全的IBE机制 96
5.3.1 具体构造 96
5.3.2 正确性 97
5.3.3 安全性证明 98
5.4 抗连续泄露CCA安全的IBE机制 102
5.4.1 具体构造 102
5.4.2 正确性 105
5.4.3 安全性证明 105
5.5 具有紧归约性质的抗连续泄露CCA安全的IBE机制 114
5.5.1 具体构造 115
5.5.2 正确性 116
5.5.3 安全性证明 117
5.6 性能更优的抗连续泄露CCA安全的IBE机制 120
5.6.1 具体构造 120
5.6.2 正确性 123
5.6.3 安全性证明 123
5.6.4 性能的进一步优化 129
5.7 本章小结 131
参考文献 131
第6章 无证书公钥加密机制的泄露容忍性 133
6.1 无证书密码机制简介 133
6.2 CL-PKE机制的定义及泄露容忍的安全模型 134
6.2.1 形式化定义 134
6.2.2 安全模型中的敌手分类 135
6.2.3 CL-PKE机制的抗泄露CPA安全性 136
6.2.4 CL-PKE机制的抗泄露CCA安全性 140
6.3 抗泄露CCA安全的CL-PKE机制 144
6.3.1 具体构造 144
6.3.2 正确性 146
6.3.3 安全性证明 146
6.4 抗连续泄露CCA安全的CL-PKE机制 153
6.4.1 具体构造 154
6.4.2 正确性 157
6.4.3 安全性证明 157
6.5 本章小结 158
参考文献 159
第7章 基于证书公钥加密机制的泄露容忍性 160
7.1 基于证书密码机制简介 160
7.2 CB-PKE机制的定义及泄露容忍的安全模型 161
7.2.1 形式化定义 161
7.2.2 敌手分类 162
7.2.3 CB-PKE机制的抗泄露CPA安全性 162
7.2.4 CB-PKE机制泄露容忍的CCA安全性 166
7.3 抗泄露CCA安全的CB-PKE机制 170
7.3.1 具体构造 170
7.3.2 正确性 172
7.3.3 安全性证明 172
7.4 抗连续泄露CCA安全的CB-PKE机制 179
7.4.1 具体构造 179
7.4.2 正确性 182
7.4.3 安全性证明 182
7.5 本章小结 188
参考文献 188
第8章 密钥封装机制的泄露容忍性 190
8.1 抗泄露的基于身份密钥封装机制 191
8.1.1 IB-KEM的定义 192
8.1.2 IB-KEM泄露容忍的选择身份安全性 193
8.1.3 CCA安全的抗泄露IB-KEM的通用构造 194
8.1.4 CPA安全的IB-KEM 199
8.1.5 CPA安全的HIB-KEM 202
8.2 抗泄露的无证书密钥封装机制 207
8.2.1 CL-KEM的形式化定义 207
8.2.2 CL-KEM泄露容忍的安全性 208
8.2.3 抗泄露CCA安全的CL-KEM 210
8.2.4 抗连续泄露CCA安全的CL-KEM 215
8.3 抗泄露的基于证书广播密钥封装机制 217
8.3.1 形式化定义 217
8.3.2 CB-BKEM泄露容忍的安全性 218
8.3.3 抗泄露CPA安全的CB-BKEM 220
8.4 本章小结 225
参考文献 225
泄露攻击下可证明安全的公钥密码机制 节选
第1章 绪论 合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有对场景目标的二维高分辨成像能力,从而能够提供更加丰富的场景观测信息。作为一种主动微波成像系统,SAR可以实现全天时、全天候的观测,在军事侦察和国民经济建设中具有广泛的应用前景。 作为一种新体制SAR系统,双基地SAR(bistaticSAR, BSAR)引起了研究人员的极大兴趣。BSAR系统通常是指发射机和接收机在空间上分置于不同平台的SAR系统。与传统的单基地SAR系统相比,BSAR系统具有独特的技术优势:系统配置灵活、功能多样;抗干扰和战场生存能力强;可以获取更加丰富的场景目标散射信息等。 本书主要介绍一种利用在轨卫星作为发射机,采用其他平台(包括飞艇、飞机、汽车及固定站等)搭载接收机的 BSAR系统,即基于星载照射源的 BSAR系统。基于星载照射源的 BSAR系统充分利用在轨的卫星资源,只需要研制相对简单的接收机,因此系统研制成本较低;基于星载照射源的 BSAR接收机不发射电磁信号,因此安全性好、战场生存能力强;基于星载照射源的 BSAR干涉测量系统在系统构成、工作模式、信息获取等方面均有独特之处,具有很好的科学意义和实用价值。 本书介绍基于星载照射源的 BSAR的成像技术,主要包括空时频同步、回波模拟、成像算法及干涉应用等,具体涉及两种配置的 BSAR系统:基于导航卫星的 BSAR系统和基于SAR卫星的 BSAR系统。基于导航卫星的 BSAR系统是指将在轨导航卫星发射的导航信号作为辐射源,通过在近地静止平台上搭载接收机组成的 BSAR系统。基于SAR卫星的 BSAR系统是指将在轨星载SAR系统作为发射机,采用其他平台(包括飞艇、飞机、汽车及固定站等)搭载接收机的 BSAR系统。两种 BSAR系统均属于收、发平台异构(Hybrid)的 BSAR系统,两者具有一些相似点,如均采用非合作的卫星作为发射机、均属于远发近收的系统构型等。同时,由于采用的星载发射机类型不同、几何构型不同,两者的工作模式、系统特性、信号处理方法等各不相同。 1.1 BSAR技术研究的兴起与发展 *早的BSAR技术研究可以追溯到20世纪70、80年代。当时,Xonics公司、 Goodyear Aerospace公司的研究部门在美国国防部、空军等单位的资助下开展了机载 BSAR技术的理论和实验研究,从原理上验证了 BSAR成像的可能性。进入2000年,欧洲各国陆续开展了各种配置的机载 BSAR实验研究,突破了系统设计、信号同步和成像处理等关键技术。 2000年前后,利用分布式小卫星搭载SAR系统组网工作进而实现遥感观测、干涉测量等任务的系统概念一度炙手可热。各国的研究机构先后提出了一系列宏伟的研究计划,典型的系统概念包括 Tech-Sat21计划[1]、干涉车轮(interferometric cartwheel)计划[2]、 BISSAT计划[3]、 RADARSAT-2&3计划[4]以及干涉钟摆(inteferometric pendulum)计划[5]等。遗憾的是,由于技术和经费等方面的困难,上述研究计划尚未有实际的系统问世。2007年,由意大利空间局和法国联合研发的 COSMO-SkyMed小卫星星座成功发射[6]。该系统在聚束模式下的分辨率可以达到1m,主要用于军事侦察、环境监测和灾害监视等任务。2010年,由德国宇航中心(Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt,DLR)、联合 EADS Astrium公司以及 Infoterra公司共同开发的 TanDEM-X系统成功组网开始工作[7]。该系统采用两颗几乎相同的 TerraSAR-X卫星,通过双星编队飞行,可以获取全球范围内的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据。 TanDEM-X系统示意图及其产品如图1.1所示。 TanDEM-X的工作模式包括单发单收、单发双收以及乒乓模式,代表了当时星载 BSAR技术研究的*高水平[8,9]。 图1.1 TanDEM-X系统示意图及其产品 随着在轨卫星资源的不断增多,许多研究机构开始考虑利用在轨卫星(包括SAR卫星、导航卫星、通信卫星等)作为发射机,采用其他平台(包括飞艇、飞机、汽车及固定站等)搭载接收机来构建新体制的异构 BSAR系统。 1.1.1 基于SAR卫星的 BSAR技术 1.星地 BSAR 对于星地 BSAR系统,接收站容易布置,因此实验较易开展。比较有代表性的是:西班牙加泰罗尼亚理工大学(Universitat Politècnica de Catalunya,UPC)研制的 SABRINA系列[10],以欧洲航天局(European Space Agency,ESA)的 ERS-2、 ENVISAT或 Terra SAR-X为照射源,利用多通道接收机接收观测场景的散射波数据;德国锡根大学研制的 HITCHHIKER系统,以 TerraSAR-X为照射源,开展了一系列多极化和多基线干涉实验[11]。中国北京理工大学以遥感一号卫星为照射源,也开展了相关的星地双基地实验,取得了不错的实验结果[12]。下面对上述几个具有代表性的星地 BSAR接收系统及其关键技术进行介绍。 1)西班牙 SABRINA系统 西班牙加泰罗尼亚理工大学研制的 SABRINA-C系统,以欧洲航天局的 ERS-2或 ENVISAT卫星为机会照射源,通过地面固定站的双通道 C波段接收机接收卫星直达波信号和观测场景的散射波信号,经过同步及成像处理,获得观测场景的成像结果。SABRINA-C系统及观测场景和成像结果如图1.2所示。 图1.2 SABRINA-C系统及观测场景和成像结果 图1.2(a)为 SABRINA-C系统,图1.2(b)为观测场景和成像结果。图1.2(b)下部为观测场景的数字高程图,中间部分为系统观测场景的光学图片。从图1.2中可以看出,通过 SABRINA-C系统,可以得到观测场景的 DEM。根据西班牙加泰罗尼亚理工大学提供的实验结果,SABRINA系统测高精度在20m以内,目前的测绘范围约为3km×2km。 2)德国 HITCHHIKER系统 2009年,德国锡根大学开发出 HITCHHIKER系统。该系统以 TerraSAR-X为机会照射源,当 TerraSAR-X工作在聚束模式下时,能够录取带宽为300MHz的散射波数据,从而可以提供高分辨率的观测场景双基地成像结果。 图1.3(a)为 HITCHHIKER系统,从图中可以看出,一副天线垂直向上接收卫星的直达波信号,另一副天线对着观测场景,接收散射波信号。图1.3(b)为经过同步及成像处理后,观测场景的双基地成像结果,场景大小约为3km×8km。由成像结果可以看出,观测场景的目标能够得到很好的聚焦,植被、河流等轮廓都清晰可见,从而验证了该系统同步及成像算法的有效性。 图1.3 HITCHHIKER系统及成像结果 2010年,HITCHHIKER系统散射波接收天线增加到三个,并开展了多基线干涉实验及多极化实验,这里不再详细介绍。 3)中国星地 BSAR系统 对于星地 BSAR系统,国内的许多研究机构,如西安电子科技大学[13]、电子科技大学[14]、北京理工大学[12]、中国科学院电子学研究所[15]、国防科技大学[16]等都开展了大量 BSAR同步、成像等关键技术的研究。其中,北京理工大学利用我国自主研发的遥感一号卫星,开展了星地 BSAR实验,取得了不错的研究成果。在星地 BSAR实验中,遥感一号卫星工作于 L波段,固定站放置在一栋大楼的楼顶,距离地面约20m,观测场景为北京良乡某一区域,如图1.4(a)所示。该区域目标种类比较丰富,有森林、街道、建筑物以及农田等。 图1.4(b)为星载单基地SAR成像结果。图1.4(c)为利用改进的非线性 CS(chirp scaling)成像算法得到的双基地成像结果。观测场景大小约为4km(方位向)×8km(距离向), BSAR成像分辨率约为9.1m(方位向)×2.7m(距离向)。从图1.4中可以看出,相较于星载单基地SAR成像结果,BSAR系统中,接收站高度较低,导致入射角较大,从而使得遮挡和阴影比较明显。但是,对比成像结果可以看出,BSAR成像结果中的植被信息和道路、农田等边缘信息比较明显,从而有利于进行 BSAR散射特性和道路边缘检测等内容的研究。 图1.4 北京理工大学星地 BSAR实验结果 2.星机 BSAR 星机 BSAR以星载SAR为照射源,接收机搭载于机载平台上。相较于固定站,机载平台有以下方面的优势:①固定站需要等到卫星通过某一固定观测场景时才能开展实验,机载平台比较灵活,能够根据卫星轨道适当调整接收机运行轨迹;②机载平台高度较高,降低了遮挡和阴影对双基地成像结果的影响;③机载平台结合接收机波束控制,能够对 BSAR系统多种工作模式进行研究。 1)早期的星机双基地系统 *早的星机双基地实验是1984年美国喷气动力实验室开展的相关实验[17]。在此次实验中,发射系统为搭载于航天飞机上的 SIR-B系统, L波段接收机放置于 CV-900型飞机上,*终获取了分辨率约为20m的双基地成像结果。1992年,以**颗欧洲航天局的卫星(ERS-1)为发射机,美国喷气动力实验室开展了星机双基地实验[18]。1994年,以 SIR-C系统为发射机,该实验室又开展了一次星机双基地实验,观测场景为阿拉斯加某一区域,*终成像分辨率约为12m。但由于技术条件的限制以及缺少 BSAR成像处理设备,这几次实验取得的成果较差[19]。 2)TerraSAR-X/F-SAR星机双基地系统 2007年,德国宇航中心开展了一系列星机 BSAR实验[20-23]。该星机双基地系统以德国 TerraSAR-X为照射源,机载 F-SAR系统为接收机。卫星高度约为514km,速度约为7600m/s,工作带宽为100MHz。机载平台飞行高度为2180m,飞行速度约为90m/s。为了提高方位向成像宽度, TerraSAR-X工作于滑动聚束模式。 利用时域成像算法,对双基地数据进行成像处理,得到的成像结果如图1.5所示。从图1.5中可以看出,经过成像处理后,能够得到观测场景的双基地成像结果,目标点能够得到很好的聚焦。 图1.5 TerraSAR-X/F-SAR星机双基地实验结果 3)TerraSAR-X/PAMIR星机双基地系统 德国弗劳恩霍夫高频物理与雷达技术研究所(Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques,FHR)和锡根大学以 TerraSAR-X为照射源,以机载多功能阵列成像雷达(phased array multifunctional image radar, PAMIR)为接收机,开展了一系列星机双基地实验[24,25]。图1.6为星机 BSAR系统星载照射源和机载平台的图片。 PAMIR搭载于 C-160运输机上,安装在机腹位置,飞行高度约为300m,*大飞行速度为120m/s。波束宽度为3.3°(方位向)×10°(距离向)。方位向波束扫描角度范围为±45°。PAMIR能够工作于条带、聚束、滑动聚束、动目标扫描检测等多种工作模式,因此大大扩展了双基地系统的应用范围。
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