Heal the Privacy: Functional Encryption and Privacy-Preserving Analytics
安全的云存储是一个至关重要的问题，企业和最终用户在将数据移动到可能不受信任的云之前都应该考虑。将数据迁移到云会引发多个隐私问题，因为它们完全由云提供商控制。因此，不受信任的云提供商可能会侵犯用户的隐私并获得对敏感信息的访问。当云提供商需要存储统计数据库并定期发布分析时，这个问题变得更加突出。在这项工作中，我们首先提出了一个详细的例子，表明使用密码学是不够的，以确保个人的隐私。然后，我们设计了一个基于函数加密和差分隐私的混合协议，该协议允许以隐私保护的方式进行统计计算。
2022-05-06 cs.CR
CANDoSA: A Hardware Performance Counter-Based Intrusion Detection System for DoS Attacks on Automotive CAN bus
Dumarey Softronix（杜马雷软件系统）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
CANDoSA通过硬件性能计数器检测CAN总线上的DoS攻击，利用RISC-V架构和AES-128加密提升汽车网络安全。
2025-07-19 cs.CR
Transparent Data Encryption -- Solution for Security of Database Contents
透明数据加密是一种解决数据安全问题的技术。透明数据加密是指对硬盘和任何备份介质上的数据库进行加密。当今的全球商业环境带来了众多的安全威胁和合规性挑战。为了防止数据被盗和欺诈，我们需要设计透明的安全解决方案。
2013-03-02 cs.CR cs.DB
Privacy-Preserving for Images in Satellite Communications: A Comprehensive Review of Chaos-Based Encryption
本文综述基于混沌的卫星图像加密技术，梳理其理论基础、最新研究、评估参数与条件，并指出当前挑战及开放研究问题。
2024-10-28 cs.CR
Blindsight: Blinding EM Side-Channel Leakage using Built-In Fully Integrated Inductive Voltage Regulator
现代高性能以及功率受限的片上系统（SoC）越来越多地使用硬件加速加密引擎来保护计算、存储器访问和通信操作。芯片的电磁（EM）发射会泄露底层逻辑运算的信息，并且可以使用低成本的非侵入性测量来收集。基于EM的侧信道攻击（EMSCA）已成为SoC中加密引擎安全的主要威胁。本文提出了Blindsight的概念，其中高频感应电压调节器（IVR）与加密引擎集成在同一芯片上，以增加对EMSCA的抵抗能力。高频（~ 100 MHz）IVR存在于现代微处理器中，以提高能效。我们表明，IVR与随机控制回路（R-IVR）可以减少EMSCA的集成电感作为一个强大的EM发射器，并从加密引擎的EM发射的对手失明。EM测量在测试芯片上进行，该测试芯片包含两种由高频R-IVR驱动的128位高级加密标准（AES）引擎架构，并在两种攻击场景下进行，一种是对手获得目标设备的完全物理访问，另一种是对手仅在设备附近。在这两种攻击模式中，攻击者可以在基线IVR（B-IVR，无控制环随机化）中的测试向量泄漏评估（TVLA）测试中观察到信息泄漏。然而，我们表明，从R-IVR的EM发射致盲的攻击者，并显着降低了AES引擎的SCA漏洞。包括TVLA、相关电磁分析（CEMA）和基于模板的CEMA在内的一系列实际侧信道分析表明，R-IVR可以减少信息泄漏，并防止密钥提取，即使是针对熟练的对手。
2018-02-25 cs.CR
Toward a Lightweight, Scalable, and Parallel Secure Encryption Engine
针对边缘计算中传统加密的性能瓶颈，提出SPiME轻量级可扩展FPGA兼容存内加密架构，集成AES-128，支持超4000并行单元，吞吐量超25Gbps，资源利用率低。
2025-06-18 cs.CR cs.ET
Sealer: In-SRAM AES for High-Performance and Low-Overhead Memory Encryption
为了提供数据和代码的机密性，并降低信息从存储器或存储器总线泄漏的风险，计算系统被增强为具有加密和解密引擎。尽管在设计用于数据和代码保护的硬件增强方面付出了巨大努力，但是现有解决方案由于加密/解密在关键路线上而导致显著的性能开销。在本文中，我们提出了密封器，一个高性能和低开销的SRAM存储器加密引擎，利用大量的并行性和SRAM子阵列的并行计算能力。Sealer在将数据发送到片外之前对其进行加密，并在接收到存储块时对其进行解密，从而提供数据机密性。我们提出的解决方案只需要对现有的SRAM外围电路进行最小的修改。Sealer可以实现高达两个数量级的单位面积吞吐量提高，同时消耗的能源比以前的解决方案少3倍。
2022-08-16 cs.AR cs.CR
Ciphertext-Only Attack on a Secure $k$-NN Computation on Cloud
本研究发现Sanyashi等人2023年提出的基于ASPE的云端隐私保护$k$-NN加密方案存在重大漏洞，提出高效算法并通过实验验证该方案易受唯密文攻击。
2024-04-17 cs.CR
SoK: Fully Homomorphic Encryption Compilers
全同态加密（FHE）允许第三方对加密数据执行任意计算，既不学习输入也不学习计算结果。因此，它提供了弹性的情况下，计算是由一个不受信任的或潜在的妥协方。这个强大的概念首先由Rivest等人在20世纪70年代提出。然而，直到2009年Craig Gentry提出了第一个可行的FHE计划，它才得以实现。云服务中大量收集敏感数据的出现，再加上数据泄露的困扰，使得受到高度监管的企业越来越需要保密和安全的计算解决方案。这种需求反过来又导致了FHE工具最近的发展激增。为了了解最近FHE工具发展的情况，我们进行了广泛的调查和实验评估，以探索最先进的技术现状，并确定未来发展的领域。在本文中，我们调查，评估和系统化FHE工具和编译器。我们进行实验来评估这些工具在各种应用程序上的性能和可用性方面。最后，我们为打算开发基于FHE的应用程序的开发人员提供了建议，并讨论了FHE工具开发的未来方向。
2021-01-18 cs.CR
A Real-Time Approach to Autonomous CAN Bus Reverse Engineering
North Dakota State University（北达科他州立大学）；University of West Florida（西佛罗里达大学）
本文提出了一种实时方法，通过比较惯性测量和CAN数据，实现车辆CAN总线的逆向工程，提高了处理速度和计算效率，适用于自动驾驶套件和网络安全应用。
2026-02-15 cs.CR
Secure k-Anonymization over Encrypted Databases
数据保护算法对于支持促进数据共享和数据货币化的现代业务需求正变得越来越重要。摘要数据共享是实现数据共享的重要步骤。一些组织利用第三方来存储和管理数据。然而，第三方通常不被信任来存储明文个人和敏感数据;数据加密被广泛采用，以防止有意和无意地读取个人/敏感数据。传统的加密方案不支持对密文的操作，因此对加密数据集进行匿名化对于当前的方法是不可行的。本文探讨了利用同态加密在加密数据集上实现隐私保护数据发布工作流的可行性和深度。我们演示了如何实现唯一性发现，数据屏蔽，差分隐私和K-匿名加密数据需要零知识的原始值。我们证明了我们的方法所遵循的安全协议提供了强有力的保证，对推理攻击。最后，我们通过实验证明了我们的数据发布工作流组件的性能。
2021-08-10 cs.CR
BipBipCache: Pipeline-Aware Integration of Low-Latency Tweakable Encryption in an Embedded Cache Controller
Ohio Northern University（俄亥俄北方大学）
提出BipBipCache，一种直接映射缓存控制器，集成BipBip可调分组密码实时加密缓存数据和标签，通过流水线设计使6周期加密延迟仅造成3周期写惩罚，有效防御冷启动、总线及SRAM读出攻击。
2026-06-24 cs.CR
Two Fish Encryption Based Blockchain Technology for Secured Data Storage
本文针对医疗数据云存储安全问题，提出将区块链与基于RSA多精度算术的Twofish混合加密技术相结合，以提升安全性能并缩短执行时间。
2023-09-21 cs.CR cs.DC cs.ET
SoK: Untangling File-based Encryption on Mobile Devices
软件供应商已经开发了基于文件的加密（FBE）方案以解决与数据存储相关的安全问题。虽然加密静态数据的方法可能看起来相对简单，但移动设备中这些技术的主要支持者仍然创建了看似不同的FBE解决方案。由于大多数底层设计决策都在白皮书中进行了高级别的描述，或者通过检查相应的源代码（Android）或通过逆向工程（iOS）进行低级别的访问，因此方案之间的比较和对其相对优势的讨论很少。在本文中，我们提出了一个正式的框架，基于文件的加密系统的研究，重点是两个突出的实现：FBE计划中使用的Android和Linux操作系统，以及FBE计划中使用的iOS。我们提出的正式模型和我们对现有算法的详细描述是基于不同性质的文档，例如白皮书，技术报告，演示文稿和博客文章等。使用我们的框架，我们验证现有的密钥推导链的安全性，以及整体设计的安全性，在广泛已知的对称密码的安全假设下，如IND-CPA或INT-CTXT安全，在随机预言机模型。
2021-11-24 cs.CR
SEVurity: No Security Without Integrity -- Breaking Integrity-Free Memory Encryption with Minimal Assumptions
不采用云服务的一个原因是对云提供商的信任：由于他们控制着虚拟机管理程序，因此他们可以访问系统中处理的任何数据。针对虚拟机（VM）的全内存加密可防止好奇的云提供商以及其他受损的虚拟机管理程序。AMD安全加密虚拟化（SEV）是最流行的基于硬件的虚拟机全内存加密。它的最新扩展SEV-ES还在上下文切换期间保护整个VM状态，旨在确保主机既不了解VM内部处理的数据，也不能修改其执行状态。以前的几个作品已经分析了SEV的安全性，并表明，通过控制I/O，有可能泄露数据，甚至获得对VM执行的控制。在这项工作中，我们介绍了两种新的方法，使我们能够注入任意代码到SEV-ES安全的虚拟机。由于缺乏适当的完整性保护，重用现有的密文就足以构建高速加密预言机。因此，我们的攻击不再依赖于对I/O的控制，而这是以前攻击所需要的。由于I/O操作是高度可检测的，因此我们的攻击更隐蔽。此外，我们对AMD在更新的处理器上使用的以前未知的、改进的基于Xor-Encrypt-Xor（XEX）的加密模式进行了反向工程，并首次展示了我们的新攻击如何克服它。
2020-04-23 cs.CR
Obfuscation using Encryption
保护源代码免受逆向工程和盗窃是一个重要的问题。目标是在不可信方上使用机密算法进行计算，同时确保算法的机密性。这个问题已经解决了布尔电路称为“电路隐私”。对应于真实世界程序的电路是不切实际的。众所周知的混淆技术是高度实用的，但是仅提供有限的安全性，例如，没有盗版保护。在这项工作中，我们修改源代码产生程序可调的性能和安全保证，从不可分割的混淆（非安全）普通混淆。其目的是人为地制造"误导性"言论。他们的结果与使用加密的\emph{selector variables}的机密声明的结果相结合。因此，攻击者必须"猜测"加密的选择器变量来伪装机密源代码。我们使用十多个程序员以及跨开源代码库的模式挖掘来评估我们的方法，以获得与生成误导性陈述相关的（微）编码模式的见解。评估表明，我们的方法是有效的，它成功地保护了源代码的机密性。
2016-12-10 cs.CR
Survey on Secure Search Over Encrypted Data on the Cloud
云计算已经成为企业和个人将其数据外包给远程但高度可访问的服务器的潜在资源。然而，由于用户对云中数据的安全性和隐私性的担忧，云服务的潜力尚未完全释放。可以采用用户侧加密技术来减轻安全问题。然而，一旦数据被加密，就没有处理（例如，搜索）可以在外包数据上执行。可搜索加密（Searchable Encryption，SE）技术已经被广泛研究，以使得能够在数据被加密的同时对数据进行搜索。这些技术允许对加密数据进行各种类型的搜索，并提供不同级别的安全性。此外，尽管这些技术支持不同的搜索类型，并且在细节上有所不同，但它们在组件和架构上具有相似性。在本文中，我们提供了一个全面的调查不同的安全搜索技术，这些系统的高层次架构，并分析其性能和安全级别。
2018-11-24 cs.CR
ARINC 429 Cyber-vulnerabilities and Voltage Data in a Hardware-in-the-Loop Simulator
本文通过硬件在环仿真器实证了ARINC 429总线因缺乏加密认证而面临的拒绝服务攻击风险，并发布了首个由真实航空电子硬件生成的ARINC 429电压与消息数据集，以支持入侵检测系统研究。
2024-08-30 cs.CR
Practical, scalable alternative session encryption using one-time pads
当我还小的时候，一个5兆字节的固定磁盘要花5,000美元，一个300 bps的调制解调器要花几百美元，通信链路是通过将设备连接到目标用户的本地环路上来拦截的。从那时到现在，有三个大的内爆：存储成本，带宽成本和监控成本。前两次内爆之后，使用一次性密码本在飞行中加密数据的大部分障碍都被消除了，而最后的强制措施--我指的是内爆--现在使一次性密码本的考虑成为一种实际的必要性。就保密性的保证而言，今天的分组密码和公钥密码系统都没有通过考试，我不知道如何恢复AES密钥或计算椭圆曲线元素的离散对数，但没有证据证明另一个人不能。此外，加密的通信可以被记录和存储，以供以后通过尚未被发现的算法和设备进行攻击。同样令人担忧的是，当发现一个重要的“突破”来解决这两个难题时，整个星球的通信和数据的安全就像即时布丁一样消失了。世界还没准备好接受这么多布丁。我们的密码饮食需要平衡，我们现在就需要这种平衡。在本文中，我驳斥了许多关于一次性密码本的神话，讨论了解决已知缺点的实际步骤，并打破了安全生成，分发和使用庞大的加密密钥不能在每个家庭，教堂，学校和企业中实践的概念。我还讨论了我自己的实现，他们的能力和跟踪记录，以及他们应该领导的地方。
2012-12-17 cs.CR
Simple client-side encryption of personal information with Web Assembly
针对HTTPS在内网和云服务场景的不足，提出基于Web Assembly的客户端加密方案，确保数据不以明文传输，并支持密文搜索，适用于语义医学数据库。
2023-12-29 cs.CR
The Achilles' Heel of Partial Reconfiguration: Optical Side-Channel Leakage on the 7-Series ICAP
针对FPGA部分重配置，提出并演示了基于光学侧信道（光子发射显微镜与电光探测）的攻击，能从ICAP接口非接触提取明文配置数据，证明高级加密方案仍受威胁。
2026-10-02 cs.CR
TLF: Rapid Characterization of RF Transceiver Parameters in Embedded Systems via Bus-Level Interception
Dartmouth（达特茅斯学院）
该研究提出TLF工具，可通过总线级拦截从微控制器与射频收发器间的迹线恢复射频参数、密钥、跳频序列等，在两个Semtech系列目标上验证，无需预先了解固件即可快速恢复配置以开发对策。
2026-08-17 cs.CR
Toward Efficient Evaluation of Logic Encryption Schemes: Models and Metrics
过去十年对逻辑加密的研究产生了各种技术来防止不同的安全威胁，例如特洛伊木马插入、知识产权泄露和逆向工程。然而，在一组统一的度量和模型上几乎没有达成一致，以有效地评估所达到的安全级别以及安全性和开销之间的权衡。本文解决了上述挑战，依赖于一个通用的逻辑加密模型，可以包括所有现有的技术，和一组统一的指标，可以捕获多个，可能相互冲突的安全问题。我们将我们的建模方法应用于四种最先进的加密技术，表明它可以快速准确地评估设计权衡，平均预测误差至少比以前的方法小2倍，以及复合加密方法的评估。
2020-07-29 cs.CR cs.SY eess.SY
EC-SVC: Secure CAN Bus In-Vehicle Communications with Fine-grained Access Control Based on Edge Computing
车内通信最初不是为车辆和外部系统之间的消息交换而设计的。因此，消息保护的安全性设计不足。此外，内部设备没有足够的资源来处理额外的安全操作。然而，由于广播消息的车载网络的特性，必须确保向特定接收器的安全消息传输。考虑到上述事实，这项工作通过将安全操作卸载到高性能设备来解决资源问题，并使用基于属性的访问控制来确保来自攻击者和未授权用户的消息的机密性。此外，我们重新配置了现有的基于访问控制的加密技术，以解决使用边缘计算和基于属性的访问控制所产生的新漏洞。因此，本文提出了一个基于边缘计算的安全协议，细粒度的基于属性的加密，使用哈希函数，基于密码学，和重新配置的加密方案。此外，本文还对重构后的密码方案和安全协议进行了形式化证明，并利用CANoe软件对所提出的安全协议进行了多方面的可行性评估。
2020-10-28 cs.CR cs.NI
Crypto multi tenant: an environment of secure computing using cloud sql
在我们提出的工作中，我们主要关注租户的数据安全，只有授权用户才能访问数据。为了提供此功能，我们使用数据的加密和解密过程，以便唯一合法的租户可以访问他们的特定数据。因此，对于与租户数据相关的安全性，我们使用云SQL实现AES（高级加密标准）。从实验方法学得到的结果证明，AES提供了存储在云中的数据的保护。我们利用AES算法和Google App Engine来提供安全的数据存储，提高效率，确保云拒绝服务攻击条件下的可用性和云中数据的安全性。这种方法基本上是由打算将数据存储在云中的租户实现的。
2014-06-18 cs.CR
Adapting AlphaEvolve to Optimize Fully Homomorphic Encryption on TPUs
Google（谷歌）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Google DeepMind（谷歌DeepMind）
本文提出利用AlphaEvolve自动化优化TPUs上的全同态加密内核，通过进化搜索提升TFHE和CKKS方案的执行效率，减少延迟。
2026-05-14 cs.CR
Streamforce: outsourcing access control enforcement for stream data to the clouds
随着人类活动和配备传感功能的设备每天产生大量数据，云计算成为存储和管理数据的可扩展且具有成本效益的平台。虽然云计算的好处很多，但当数据和计算外包给第三方时产生的安全问题仍然阻碍了向云的完全迁移。在本文中，我们专注于云上的数据隐私问题，特别是对流数据的访问控制。流数据的性质和共享数据的复杂性使得访问控制比传统的档案数据库更具挑战性。我们提出了Streamforce-一个允许数据所有者安全地将其数据外包到云的系统。所有者指定由云执行的细粒度策略。后者执行大部分繁重的计算，而对数据一无所知。为此，我们采用了一些加密方案，包括确定性加密，基于代理的属性为基础的加密和滑动窗口加密。在Streamforce中，访问控制策略被建模为安全的连续查询，这需要对现有流处理引擎进行最小的更改，并允许轻松表达各种策略。特别是，Streamforce附带了许多安全的查询操作符，包括Map，Filter，Join和Aggregate。最后，我们实现了Streamforce在一个开源的流处理引擎（ESTO），并评估其在云平台上的性能。结果证明了许多实际应用程序的实际性能，尽管安全开销是可见的，但Streamforce具有高度可扩展性。
2013-05-28 cs.CR cs.DB
Query Processing Performance and Searching Over Encrypted Data By Using An Efficient Algorithm
数据是当今动态运营组织及其业务的核心资产。这些数据通常存储在数据库中。一个主要的考虑因素是数据的安全性，从未经授权的访问和入侵者。数据加密是数据库中数据安全的一个强有力的选择，特别是在那些安全风险很高的组织中。但是存在性能下降的潜在缺点。当我们对数据库进行加密时，我们应该在安全性和高效的查询处理之间做出妥协。本文的工作试图填补这一空白。它允许用户直接查询加密的列，而无需解密所有记录。它提高了系统的性能。该算法在范围和模糊匹配查询的情况下工作得很好。
2013-08-21 cs.CR cs.DB
Towards Industrial Private AI: A two-tier framework for data and model security
University of Sindh（信德大学）；Korea Polytechnic University（韩国理工大学）；Munster Technological University（芒斯特理工大学）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；University of Bologna（博洛尼亚大学）
随着5G和物联网设备的进步，各行业正在广泛采用人工智能（AI）技术来改进基于分类和预测的服务。然而，人工智能的使用也引起了人们对隐私和安全的担忧，这些担忧可能被滥用或泄露。私有人工智能最近被创造出来，通过将人工智能与加密技术相结合来解决数据安全问题，但现有的研究表明，模型反演攻击可以用来从模型参数中对图像进行逆向工程。在这方面，我们提出了一个联邦学习和基于加密的私有（FLEP）AI框架，为IIoT环境中的数据和模型参数提供双层安全性。我们提出了一种三层加密的数据安全方法，并提供了一个假设的方法来保护模型参数。实验结果表明，该方法在执行时间略有增加的情况下，获得了更好的加密质量。我们还强调了关于FLEP AI框架实现的几个开放问题和挑战。
2022-01-18 cs.AI cs.CR
Zeppelin: Client-Side BFV Encryption and Decryption for Helium-Powered Microcontrollers
School of Science and Engineering, Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科学大学科学与工程学）
Zeppelin是首个在微控制器上利用向量指令集实现BFV加密与解密的库，通过向量化NTT和防泄漏解密，在STM32N6上实现快速加密解密，并兼容SEAL服务器端计算。
2026-10-07 cs.AR cs.CR
To Share or Not to Share in Client-Side Encrypted Clouds
随着云计算的出现，出现了许多云提供商，向普通消费者和商业组织提供云即服务（SaaS）产品。SaaS（与此上下文中的软件即服务不同）是指云提供商在自己的基础设施上提供数字存储的架构模型。SaaS提供商之间存在三种模型来保护存储在云中的机密数据：1）不加密（数据以纯文本存储），2）服务器端加密（数据在上传后加密），以及3）客户端加密（数据在上传前加密）。本文试图找出第三种模型的弱点，因为它声称在所有数据交易中提供100%的用户数据机密性（例如，上传、下载、共享）。我们发现的弱点主要集中在这样一个事实上，即我们评估的云提供商都在证书颁发机构的能力下运行，以促进数据共享。在这种情况下，他们承担了公钥基础设施（PKI）方案中所表示的证书颁发者和证书授权者的角色-这使他们能够查看用户数据，这与他们声称的100%数据机密性相矛盾。我们在本文中整理了我们的分析和发现，并探索了一些潜在的解决方案，以解决这些共享方法中的这些弱点。所提出的解决办法综合了与使用公用钥匙基础结构和其他为保护共享信息的机密性而普遍接受的密码原语有关的最佳做法。
2014-11-20 cs.CR cs.DC
Comprehensive Introduction to Fully Homomorphic Encryption for Dynamic Feedback Controller via LWE-based Cryptosystem
Seoul National University（首尔大学）
本文介绍了基于LWE问题的密码系统，该系统通过在密文注入随机错误来保证安全性，尽管这会限制同态运算的递归操作，但在动态反馈控制器中可以克服这一限制，从而构建安全的反馈控制系统。
2019-04-17 cs.CR cs.SY eess.SY
Secure numerical simulations using fully homomorphic encryption
本文基于CKKS全同态加密方案和两个Julia软件包，探索并验证了在加密数据上求解偏微分方程的隐私保护数值模拟可行性，同时分析了计算开销、数值误差及算法限制。
2025-09-24 cs.CR cs.NA math.NA
