密碼科學(xué)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題
2018年度申請(qǐng)指南

本著“開放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的建設(shè)方針,實(shí)驗(yàn)室面向全國(guó)高等院校、科研機(jī)構(gòu)和其它相關(guān)單位設(shè)立開放課題基金,支持密碼及相關(guān)交叉領(lǐng)域的基礎(chǔ)性和前沿性研究,歡迎并鼓勵(lì)多個(gè)團(tuán)隊(duì)就某一方向聯(lián)合申請(qǐng)。申請(qǐng)方向及研究?jī)?nèi)容如下(申請(qǐng)人可以對(duì)申請(qǐng)方向的部分研究?jī)?nèi)容開展研究):

1.密鑰同態(tài)偽隨機(jī)函數(shù)及其應(yīng)用

構(gòu)造基于LWE(Learning with Error)、LPN(Learning Parity with Noise)的可證明安全的密鑰同態(tài)偽隨機(jī)函數(shù),并設(shè)計(jì)基于該偽隨機(jī)函數(shù)的一些應(yīng)用,如對(duì)稱密鑰代理重加密、分布式偽隨機(jī)函數(shù)、可更新加密并用于不經(jīng)意傳輸擴(kuò)展等。

2.抗量子攻擊的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器及偽隨機(jī)函數(shù)研究

構(gòu)造可以抵抗量子計(jì)算攻擊、低電路復(fù)雜度的偽隨機(jī)函數(shù)、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和隨機(jī)性提取器;研究包括LWR(Learning with Rounding) 等數(shù)學(xué)問題在內(nèi)的幾個(gè)常用問題在經(jīng)典計(jì)算和量子計(jì)算下的安全強(qiáng)度;完善量子隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型的理論,并研究以上隨機(jī)性構(gòu)件和底層數(shù)學(xué)困難問題在該模型下的安全強(qiáng)度。

3.密碼學(xué)困難問題研究

對(duì)密碼學(xué)中的一些基礎(chǔ)理論問題:如大整數(shù)分解問題、離散對(duì)數(shù)問題、格困難問題、橢圓曲線同源計(jì)算、多變?cè)鷶?shù)方程組求解、糾錯(cuò)碼譯碼等的困難性進(jìn)行研究,給出更優(yōu)求解算法;探索提出新的困難問題并給出密碼學(xué)應(yīng)用。

4.非交互零知識(shí)證明研究

研究非交互零知識(shí)證明在各種安全模型下基于不同假設(shè)的高效構(gòu)造;針對(duì)一些經(jīng)典的非交互零知識(shí)證明,建立它們與可抽取單向函數(shù)之間的聯(lián)系,探索利用非交互零知識(shí)證明構(gòu)造可抽取單向函數(shù);研究簡(jiǎn)潔非交互零知識(shí)證明(snark)的構(gòu)造,探索snark在金融科技等方面的應(yīng)用。

5.安全多方計(jì)算的輪復(fù)雜性理論研究

研究安全多方計(jì)算(MPC)協(xié)議的準(zhǔn)確輪復(fù)雜性(交互的最優(yōu)輪數(shù));突破自適應(yīng)安全MPC協(xié)議的設(shè)計(jì)理論;針對(duì)在Plain模型下安全的MPC協(xié)議開展研究;研究達(dá)到最優(yōu)輪數(shù)、且基于標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)可證明安全的MPC協(xié)議。

6.高效安全多方計(jì)算協(xié)議的設(shè)計(jì)

研究在惡意敵手條件下高效安全多方計(jì)算協(xié)議的設(shè)計(jì)理論與方法,提出高效可證明安全的MPC協(xié)議并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估,在支持參與方的數(shù)量方面形成突破;針對(duì)常數(shù)輪的MPC協(xié)議開展設(shè)計(jì)與可證明安全分析,在MPC協(xié)議的通信與計(jì)算效率方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。

7.低差分函數(shù)的性質(zhì)與構(gòu)造

以“大APN(Almost Perfect Nonlinear)問題”為牽引,研究APN函數(shù)、PN函數(shù)和4-差分函數(shù)等低差分函數(shù)的映射性質(zhì),包括像集的代數(shù)和組合性質(zhì);給出APN置換性質(zhì)新的刻畫,爭(zhēng)取推進(jìn)“大APN問題”的研究及解決。在此基礎(chǔ)上,分析蝴蝶結(jié)構(gòu)及其推廣;研究低差分函數(shù)新的構(gòu)造,尤其是構(gòu)造代數(shù)次數(shù)大于2的多項(xiàng)式APN函數(shù)和PN函數(shù),構(gòu)造同時(shí)具有高非線性度、高代數(shù)次數(shù)等良好密碼學(xué)性質(zhì)的低差分函數(shù)。

8.抗側(cè)信道攻擊的掩碼函數(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)電磁泄漏攻擊等側(cè)信道攻擊手段,研究可用于側(cè)信道安全防護(hù)的高效掩碼函數(shù)的設(shè)計(jì);研究提出低重量高階相關(guān)免疫的布爾函數(shù)的新型構(gòu)造方法,并基于此設(shè)計(jì)能夠有效抵抗d階側(cè)信道攻擊的旋轉(zhuǎn)S盒掩碼函數(shù)。

9.分組密碼基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論研究

提出新型分組密碼部件構(gòu)造方法,給出一般環(huán)境下和資源受限環(huán)境下安全高效S盒、擴(kuò)散層的具體構(gòu)造;給出新型輪函數(shù)、密鑰擴(kuò)展算法等基礎(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;探索分組密碼新型整體結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)高效簡(jiǎn)潔的分組密碼算法。

10.對(duì)稱密碼分析新理論新方法研究

研究差分攻擊、線性攻擊等統(tǒng)計(jì)類分析方法的理論基礎(chǔ),驗(yàn)證其隨機(jī)等價(jià)等假設(shè)條件的合理性、統(tǒng)計(jì)模型及復(fù)雜度分析的精確性,給出更加合理的密碼分析模型;研究提出中間相遇攻擊的可證明安全模型,提取密碼算法抵抗中間相遇攻擊的數(shù)值指標(biāo),進(jìn)一步分析全輪AES算法;加強(qiáng)對(duì)典型序列密碼的分析,關(guān)注Estream計(jì)劃、Caesar競(jìng)賽最終入選算法、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化序列密碼算法、小狀態(tài)序列密碼算法等,給出新的分析結(jié)果;給出新的分組密碼、序列密碼、Hash函數(shù)、MAC設(shè)計(jì)等的安全性分析及評(píng)估方法。

11.基于NFSR的序列密碼設(shè)計(jì)與分析新理論、新方法研究

研究NFSR序列的密碼學(xué)性質(zhì),提出NFSR組件設(shè)計(jì)方案;提出安全高效的以NFSR為基礎(chǔ)組件的整體算法設(shè)計(jì)框架,對(duì)該框架下的組件參數(shù)選取提出具體要求;研究提出基于NFSR設(shè)計(jì)的序列密碼的分析新理論、新方法,對(duì)具體NFSR序列密碼算法進(jìn)行分析;研究提出NFSR系統(tǒng)的輸出函數(shù)序列的代數(shù)次數(shù)估計(jì)新方法。

12.基于MILP的自動(dòng)化分析技術(shù)研究

優(yōu)化混合整數(shù)線性規(guī)劃問題(MILP)模型的建模方法,挖掘MILP求解器的求解能力,提升MILP自動(dòng)化分析技術(shù)的效率和精度,對(duì)某些對(duì)稱密碼算法的安全性進(jìn)行分析。特別地:優(yōu)化ARX型對(duì)稱密碼算法的差分傳播模型、積分攻擊和立方攻擊的MILP建模方法,改進(jìn)現(xiàn)有的攻擊結(jié)果。

13.密碼方案量子安全模型及可證明安全技術(shù)研究

結(jié)合量子計(jì)算機(jī)的新型計(jì)算方式,研究不同密碼方案針對(duì)量子計(jì)算機(jī)敵手的量子安全模型;研究量子安全模型和傳統(tǒng)安全模型之間的關(guān)系;研究適合量子安全模型的新型安全證明技術(shù);研究傳統(tǒng)隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下的抗量子密碼方案在量子隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下的安全性。

14.量子算法及其應(yīng)用研究

研究對(duì)Shor、Grover、Simon等量子算法的優(yōu)化和改進(jìn),探索其在更多經(jīng)典密碼上的應(yīng)用;研究特定對(duì)稱密碼算法結(jié)構(gòu)在量子計(jì)算模型下的安全強(qiáng)度及經(jīng)典對(duì)稱密碼攻擊方法在量子模型下的使用,給出復(fù)雜度低于理論安全界的攻擊結(jié)果;研究評(píng)估格、編碼、多變量等主流抗量子困難問題的量子攻擊加速及復(fù)雜度;設(shè)計(jì)新型量子算法,并將其應(yīng)用到密碼算法和數(shù)學(xué)問題的安全性分析;完善量子算法所需資源的評(píng)估模型。

15.格公鑰密碼設(shè)計(jì)與分析

研究格中各種困難問題,探索給出新型實(shí)用格及其困難問題設(shè)計(jì);提出新型格公鑰密碼實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)實(shí)用化格公鑰密碼方案,降低算法參數(shù)大小,提升安全強(qiáng)度;研究格密碼方案的快速安全實(shí)現(xiàn)方法;研究格密碼方案、格困難問題安全性分析評(píng)估方法;對(duì)已有的格公鑰密碼進(jìn)行分析,給出攻擊結(jié)果。

16.測(cè)量設(shè)備無關(guān)類量子協(xié)議設(shè)計(jì)與分析

研究并設(shè)計(jì)測(cè)量設(shè)備無關(guān)類量子協(xié)議,給出其安全性證明;研究針對(duì)測(cè)量設(shè)備無關(guān)類協(xié)議新的攻擊方案,對(duì)特定測(cè)量無關(guān)類協(xié)議給出具體的攻擊結(jié)果。

17.結(jié)構(gòu)化密鑰協(xié)商協(xié)議及其應(yīng)用研究

利用結(jié)構(gòu)化的思想,借助組合數(shù)學(xué)、代數(shù)幾何、代數(shù)學(xué)與有限域等數(shù)學(xué)理論方法和技術(shù),研究密鑰協(xié)商的普適系統(tǒng)模型、高效構(gòu)建方法以及(基于模型的)形式化安全證明等;研究提出新型密鑰協(xié)商協(xié)議及其安全證明技術(shù);設(shè)計(jì)安全高效的多用戶會(huì)話密鑰協(xié)商協(xié)議用于支持各種高安全性需求的交互應(yīng)用環(huán)境。

18.面向體域網(wǎng)的生物密碼機(jī)制及認(rèn)證與密鑰分發(fā)協(xié)議研究

研究適用于無線體域網(wǎng)的生物密碼機(jī)制,設(shè)計(jì)基于生物密碼的認(rèn)證與密鑰分發(fā)協(xié)議,使得其在安全性、模板長(zhǎng)度和能量消耗等指標(biāo)方面能滿足體域網(wǎng)需求,解決無線體域網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)在傳輸過程中的隱私泄露問題。

19.嵌入式設(shè)備中新型橢圓曲線算法安全與快速實(shí)現(xiàn)研究

以目前主流嵌入式芯片為對(duì)象,研究多精度乘法和模乘算法在其上的快速實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化;對(duì)不同類橢圓曲線(包括蒙哥馬利曲線,扭曲愛德華茲曲線,GLV曲線與GLS曲線)上的點(diǎn)操作進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估,提出優(yōu)化的點(diǎn)加和倍點(diǎn)計(jì)算方法;研究標(biāo)量乘算法的安全實(shí)現(xiàn),能夠防御主流的側(cè)信道攻擊;研究提出特殊類橢圓曲線的安全參數(shù)安全高效生成算法。

20.可搜索加密若干關(guān)鍵技術(shù)研究

提出高效可驗(yàn)證密文檢索系統(tǒng)框架和可驗(yàn)證密文索引結(jié)構(gòu)方法,解決惡意服務(wù)器模型下檢索結(jié)果的完備性驗(yàn)證問題;研究可支持非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的可搜索加密技術(shù),數(shù)據(jù)庫(kù)文件的動(dòng)態(tài)更新技術(shù);研究針對(duì)可搜索加密的攻擊技術(shù)等。

21.外包數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與可驗(yàn)證更新關(guān)鍵技術(shù)研究

研究數(shù)據(jù)外包存儲(chǔ)前的數(shù)據(jù)編碼,防止外包服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行破壞;研究數(shù)據(jù)外包存儲(chǔ)后的完整性驗(yàn)證新方法,尤其是針對(duì)多用戶共享數(shù)據(jù)外包情況下的新方案設(shè)計(jì),解決其中的用戶撤銷問題;研究大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)可驗(yàn)證更新技術(shù),提出同時(shí)支持用戶對(duì)數(shù)據(jù)記錄的快速插入、刪除、修改等全更新操作以及更新完整性校驗(yàn)操作的外包理論框架及更新方案;研究數(shù)據(jù)完整性遭到破壞后的賠償機(jī)制。

22.區(qū)塊鏈中的新型密碼理論和技術(shù)及其應(yīng)用

研究適合區(qū)塊鏈的新型密碼理論和技術(shù):如零知識(shí)證明、安全多方計(jì)算、環(huán)簽名、群簽名、混淆池等,保障基于區(qū)塊鏈的各類復(fù)雜數(shù)字資產(chǎn)交易安全;研究基于區(qū)塊鏈技術(shù)的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)跨域認(rèn)證技術(shù),建立異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)密鑰管理架構(gòu)和具體操作模式。

23.可證明安全的密碼芯片防護(hù)方法

從可證明安全的角度提出芯片防護(hù)方法,從而有效解決傳統(tǒng)防護(hù)方法存在的問題。研究可以抵抗差分故障、有偏故障攻擊的可證明安全防護(hù)方法;研究可以同時(shí)抵抗能量分析與故障注入攻擊的可證明安全綜合防護(hù)方法與電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。

24.密鑰泄漏容忍和防篡改保護(hù)機(jī)制研究

針對(duì)非可信環(huán)境下的密鑰泄漏和被篡改等問題,設(shè)計(jì)連續(xù)密鑰泄漏環(huán)境下的高泄露容忍和篡改檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的密鑰保護(hù)機(jī)制;研究隨機(jī)數(shù)提取器、不可延展編碼(non-malleable codes)等工具在其中的應(yīng)用。

25.新型側(cè)信道攻擊方法及技術(shù)

研究對(duì)現(xiàn)有側(cè)信道攻擊技術(shù)的組合攻擊技術(shù);研究提出新型側(cè)信道攻擊方法及分析結(jié)果;研究Flush+Reload等軟件側(cè)信道攻擊技術(shù)并給出具體密碼算法攻擊;設(shè)計(jì)具有魯棒性的建模方法,提出新型的模板攻擊技術(shù),擴(kuò)大模板攻擊范圍。

26.基于人工智能技術(shù)的密碼設(shè)計(jì)及分析

研究人工智能技術(shù)在側(cè)信道分析中的應(yīng)用,重點(diǎn)研究基于大數(shù)據(jù)的功耗、射頻等側(cè)信息樣本歸集、特征工程、自動(dòng)化分析模型訓(xùn)練等;研究利用人工智能方法對(duì)因特網(wǎng)中密碼算法及密碼協(xié)議進(jìn)行嗅探分析的技術(shù),提取更多有效信息;研究人工智能技術(shù)在格基約化算法中的優(yōu)化應(yīng)用,探索人工智能技術(shù)在密碼分析中更多應(yīng)用;探索利用人工智能技術(shù)對(duì)密碼組件進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)。

本次開放課題起始時(shí)間為2018年5月,面上課題研究周期一般不超過2年,支持經(jīng)費(fèi)不超過10萬元;重點(diǎn)課題研究周期可根據(jù)研究?jī)?nèi)容確定,一般為2-4年,支持經(jīng)費(fèi)根據(jù)研究?jī)?nèi)容和預(yù)期成果確定,一般為20-40萬元。

申請(qǐng)受理的截止日期為2018年3月26日,申請(qǐng)人須按規(guī)定格式填寫《密碼科學(xué)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題基金申請(qǐng)書》,并加蓋單位公章,紙質(zhì)版一式2份,于截止日期之前(以郵戳或發(fā)件日期為準(zhǔn)),郵寄到下面的通訊地址,電子版及附屬材料發(fā)送至以下郵箱。

聯(lián)系人:謝老師

聯(lián)系電話:(010)-82789199 郵箱:[email protected]

通訊地址:北京市5159信箱,密碼科學(xué)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,100878

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