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期刊信息/Journal information
计算机研究与发展
计算机研究与发展

徐志伟

月刊

1000-1239

crad@ict.ac.cn

010-62620696;62600350

100190

北京中关村科学院南路6号

计算机研究与发展/Journal Journal of Computer Research and DevelopmentCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科学院计算技术研究所和中国计算机学会联合主办、科学出版社出版的学术性刊物、中国计算机学会会刊，我国第一个计算机刊物。主要刊登计算机科学技术领域高水平的学术论文、最新科研成果和重大应用成果。
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    前言

    曹珍富徐秋亮张玉清董晓蕾...
    2071-2078页
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    云数据安全保护方法综述

    沈剑周天祺曹珍富
    2079-2098页
    查看更多>>摘要：计算机网络的快速发展与大数据的普及推动了云计算技术的进一步发展.云环境是网络与信息时代下数据交互的重要平台,为个人、企业和国家的数据高效交互提供了极大的便利,但同时也为云数据安全和隐私保护提出了新的挑战.首先给出了现有云计算模型,调研和分析云数据安全保护中存在的威胁.在此基础上,从云数据安全的访问控制、密钥协商、安全审计和安全共享4个方面出发,对国内外云数据安全保护方案的最新研究成果进行系统分析.其次,针对现有云数据安全保护方案存在访问控制过程中用户隐私易被泄露、密钥生成过程中开销难以控制、审计过程中动态操作效率低下、错误恢复较难实现、数据共享过程中恶意用户难以追踪等问题,进行系统研究,提出解决思路.最后,探讨云数据安全保护当前面临的挑战和未来研究方向,以期推动更加完善的云数据保护体系的建立.

    云数据安全访问控制密钥协商安全数据审计安全数据共享

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    区块链数据隐私保护:研究现状与展望

    王晨旭程加成桑新欣李国栋...
    2099-2119页
    查看更多>>摘要：区块链作为一种分布式账本,集成了分布式共识、对等(peer to peer,P2P)网络、智能合约及密码学等技术,解决了"去中心化"的信任问题.区块链凭借其不可篡改、去中心化等特性,对社会各个领域产生了深远影响,掀起了区块链技术的研究与应用热潮.区块链技术应用场景十分广泛,其独特优势能够解决许多行业中的痛点.但是,区块链技术在应用过程中面临着数据隐私泄露的问题,极大地限制了区块链的应用范围和领域,区块链数据隐私保护方案已成为研究者关注的重点问题之一.基于数据隐私保护的基本概念,详细分析了区块链各技术要点面临的隐私泄露问题,探索并总结了当前区块链数据隐私保护的解决方案.最后,结合目前区块链数据隐私保护研究的最新进展,对未来区块链数据隐私保护的研究方向进行了展望.

    区块链隐私保护旁道攻击混币交易通道隔离

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    网络犯罪的检测分析技术

    洪赓杨森叶瀚杨哲慜...
    2120-2139页
    查看更多>>摘要：随着信息技术的高速发展,越来越多的生产生活逐渐转移到网络空间进行,国民经济对网络空间的依赖也日益凸显.互联网带来便利的同时,越来越多的犯罪从传统线下转移到网络空间中进行,威胁人民群众的日常生活安全.因此,如何理解、评估、预防、打击网络犯罪,成为学术界、工业界和相关执法部门的关注重点.近年来,研究人员持续关注各种网络犯罪及对应的防范、评估、反制技术.但目前针对网络犯罪总体综述研究较少,亟需对网络犯罪产业链组成部分进行全面且详细的梳理.将以钓鱼(phishing)、诈骗(scam)、恶意挖矿(cryptojacking)等经典网络犯罪攻击方式为切入点,深入分析包括黑帽搜索引擎优化(Blackhat SEO)、误植域名(typosquatting)在内的相关支撑技术,详细揭露地下市场(underground market)、僵尸网络(Botnet)和洗钱渠道(money laundering)等网络犯罪基础设施,剖析网络犯罪产业链,最后讨论了网络犯罪研究中仍存在的挑战,并展望未来研究方向.

    网络犯罪检测分析技术钓鱼攻击网络诈骗恶意挖矿

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    基于深度学习的软件安全漏洞挖掘

    顾绵雪孙鸿宇韩丹杨粟...
    2140-2162页
    查看更多>>摘要：软件的高复杂性和安全漏洞的形态多样化给软件安全漏洞研究带来了严峻的挑战.传统的漏洞挖掘方法效率低下且存在高误报和高漏报等问题,已经无法满足日益增长的软件安全性需求.目前,大量的研究工作尝试将深度学习应用于漏洞挖掘领域,以实现自动化和智能化漏洞挖掘.对深度学习应用于安全漏洞挖掘领域进行了深入的调研和分析.首先,通过梳理和分析基于深度学习的软件安全漏洞挖掘现有研究工作,概括其一般工作框架和技术方法;其次,以深度特征表示为切入点,分类阐述和归纳不同代码表征形式的安全漏洞挖掘模型;然后,分别探讨基于深度学习的软件安全漏洞挖掘模型在具体领域的应用,并重点关注物联网和智能合约安全漏洞挖掘;最后,依据对现有研究工作的整理和总结,指出该领域面临的不足与挑战,并对未来的研究趋势进行展望.

    深度学习漏洞挖掘代码表征物联网安全智能合约安全

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    安全多方计算及其在机器学习中的应用

    郭娟娟王琼霄许新王天雨...
    2163-2186页
    查看更多>>摘要：随着人工智能、大数据等技术的发展,数据采集、数据分析等应用日渐普及,隐私泄露问题越来越严重.数据保护技术的缺乏限制了企业之间数据的互通,导致形成"数据孤岛".安全多方计算(securemultiparty computation,MPC)技术能够在不泄露明文的情况下实现多方参与的数据协同计算,实现安全的数据流通,达到数据"可用不可见".隐私保护机器学习是当前MPC技术最典型也是最受关注的应用与研究领域,MPC技术的应用可以保证在不泄露用户数据隐私和服务商模型参数隐私的情况下进行训练和推理.针对MPC及其在隐私保护机器学习领域的应用进行全面的分析与总结,首先介绍了MPC的安全模型和安全目标;梳理MPC基础技术的发展脉络,包括混淆电路、不经意传输、秘密分享和同态加密;并对MPC基础技术的优缺点进行分析,提出不同技术方案的适用场景;进一步对基于MPC技术实现的隐私保护机器学习方案进行了介绍与分析;最后进行总结和展望.

    安全多方计算混淆电路不经意传输秘密分享同态加密隐私保护机器学习

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    编码计算研究综述

    郑腾飞周桐庆蔡志平吴虹佳...
    2187-2212页
    查看更多>>摘要：编码计算将编码理论融于分布式计算中,利用灵活多样的编码方式降低数据洗牌造成的高通信负载,缓解掉队节点导致的计算延迟,有效提升分布式计算系统的整体性能,并通过纠错机制和数据掩藏等技术为分布式计算系统提供安全保障.鉴于其在通信、存储和计算复杂度等方面的优势,受到学术界的广泛关注,成为分布式计算领域的热门方向.对此,首先介绍编码计算的研究背景,明确编码计算的内涵与定义;随后对现有编码计算方案进行评述,从核心挑战入手,分别对面向通信瓶颈,计算延迟和安全隐私的编码计算方案展开介绍、总结和对比分析;最后指出未来可能的研究方向和技术挑战,为相关领域的研究提供有价值的参考.

    编码计算分布式计算分布式机器学习网络编码性能优化系统安全数据隐私

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    基于交换等价的缩减轮AES-128的密钥恢复攻击

    张丽吴文玲张蕾郑雅菲...
    2213-2221页
    查看更多>>摘要：高级加密标准(advanced encryption standard,AES)是一种高安全性的密钥加密系统,在实际生活中受到了多方面认可及使用,自它诞生以来对于它的安全性问题的研究一直是密码学者最感兴趣的.目前对全轮的AES的攻击难度非常大,现有分析方法难以突破穷举搜索方法.朝着突破全轮AES的方向努力,近些年来研究人员十分关注对于缩减轮版本的AES攻击,并且已经涌现了许多优秀的分析方法,其中交换等价攻击——一种新的适合于类SPN分组密码设计的密码分析攻击技术广受关注.研究人员利用该技术得到了比以往更好的秘密密钥选择明文区分器和自适应选择密文区分器.使用了这一新技术,基于AES的5轮自适应选择密文区分器,在恢复密钥时利用了AES加密算法列混合变换系数矩阵的基本性质和0差分性质,提出了一种带有秘密S盒的6轮缩减轮AES-128的密钥恢复攻击,该攻击只要求251.5选择明文和257.42自适应选择密文的数据复杂度以及272时间复杂度.此外,一个小版本AES上的实验验证了提出的密钥恢复攻击.该版本AES块大小为64b,在状态中的每一个字是4b半字节,该实验结果也支持了该研究的理论.最后,当前的对6轮缩减轮AES-128密钥恢复攻击结果比已有的对缩减轮AES-128的密钥恢复攻击结果更优.

    高级加密标准区分器交换等价攻击密钥独立密钥恢复攻击

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    标准模型下的灵活细粒度授权密文一致性检测方案

    邓翔天钱海峰
    2222-2237页
    查看更多>>摘要：密文一致性检测公钥加密方案是一种检测者能够在无需解密密文的情况下检测一对密文的一致性,即该对密文解密所得明文是否一致的公钥加密方案.已有工作中提及的细粒度授权方案和灵活授权方案在授权粒度方面对密文一致性检测公钥加密方案的功能性进行了改进:细粒度授权方案允许2名用户生成专用于检测这2名用户的所有密文的一致性的令牌.灵活授权方案则将令牌的授权客体从用户级别拓展至指定密文级别.2种方案拥有各自的应用场景且在功能性方面互不包含.因此提出灵活细粒度授权密文一致性检测公钥加密方案.与已有方案相比,该方案在计算效率和参数大小方面相当,并具备适应性选择密文攻击安全性、细粒度授权安全性.该方案兼具细粒度授权特性与灵活细粒度特性.同时,对比依赖预言机模型的已有相关方案,其安全性证明基于标准模型之上.

    公钥加密密文一致性检测标准模型细粒度授权适应性选择密文攻击

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    Aigis密钥封装算法多平台高效实现与优化

    沈诗羽何峰赵运磊
    2238-2252页
    查看更多>>摘要：量子计算技术快速发展带来的新挑战使得后量子密码(post-quantum cryptography,PQC)成为当前密码学界研究热点.基于格的密码方案因其安全高效的特性,已经成为后量子公钥密码的主流之一.Aigis密钥封装算法(Aigis-enc)是我国学者自主设计的基于模格上非对称错误学习(A-MLWE)问题的后量子密码算法,是中国密码学会举办的全国密码算法设计竞赛公钥密码算法一等奖获奖算法之一.为了应对量子攻击,维护国家网络空间的长远安全,为未来国家后量子密码算法标准的制定和实际部署贡献力量,对我国自行研发的优秀后量子密码算法进行优化具有重要意义.工作重点关注Aigis-enc算法在不同平台的实现优化,包含高性能平台的快速并行实现与嵌入式低功耗平台的紧凑实现.具体而言,运用单指令多数据流(single instruction multiple data,SIMD)指令,充分优化了Aigis-enc现有AVX2实现,并提供了其首个ARM Cortex-M4平台的轻量级紧凑实现.实现包含4个关键优化点:降低Montgomery约减与Barrett约减汇编指令数目,提升了约减效率;使用裁剪层数的数论变换并优化指令流水调度,加速多项式乘法运算并减少了预计算表存储需求;提供了多项式序列化与反序列化的并行汇编指令实现,加快了编码解码与加解密过程;结合on-the-fly计算与空间复用优化算法存储空间.实验结果表明:提出的优化技术在8核Intel Core i7处理器上可将Aigis-enc算法原始AVX2实现提升25％,且大幅减少了其在ARM Cortex-M4平台的预计算表存储、代码尺寸与运行堆栈占用,对算法的实际应用有重要现实意义.

    后量子密码格密码密钥封装机制AVX2并行优化嵌入式轻量级实现

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