Unclonable Functional Encryption
本文定义并构造支持任意量子消息上多项式电路求值的量子功能加密，证明其天然具备不可克隆性，并据此得到可变密钥公钥 UE 及 QFE 对 qiO 的蕴含关系。
2025-03-14 cs.CR quant-ph
Unclonable Encryption in the Haar Random Oracle Model
Columbia University（哥伦比亚大学）；New York University（纽约大学）
在Haar随机预言机模型中构造了不可克隆加密方案，支持密钥重用和任意长度消息加密，证明了在单向函数可能不存在的“微密码”世界中存在可重用UE。
2026-06-17 cs.CR quant-ph
Practical Unclonable Encryption with Continuous Variables
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出一种基于连续变量的不可克隆加密方案，通过纠错码和压缩态实现信息加密，并证明其在现实条件下的鲁棒性。
2025-12-18 cs.CR quant-ph
A Modular Approach to Unclonable Cryptography
提出不可克隆可穿刺混淆（UPO）新概念，基于此为公钥量子货币、量子拷贝保护等不可克隆密码学原语提供模块化构造，并给出标准模型下的新结果与候选构造。
2024-04-23 cs.CR quant-ph
Efficient Unclonable Encryption from Pauli Eigenstates
MIT（麻省理工学院）
研究针对单个经典比特的加密方案，提出基于泡利本征态的方法，构建了明文模型、信息理论安全且高效的不可克隆加密方案，可实现多次安全的$1 \to 2$加密，具有指数安全性，给出了最佳概率界限。
2026-07-28 cs.CR quant-ph
Hidden Cosets and Applications to Unclonable Cryptography
在这项工作中，我们研究了隐藏子空间状态到隐藏陪集状态的推广（首先由Aaronson和Christiano [STOC '12]介绍）。这个概念是由Vidick和Zhang [Eurocrypt '21]在量子货币方案的量子知识证明的背景下独立考虑的。我们探讨不可克隆的陪集状态和几个应用程序的属性：-我们表明，假设不可否认性混淆（IO），隐藏陪集状态具有一定的直接产品硬度属性，这立即意味着一个标记化的签名方案在平原模型。以前，它只知道相对于一个甲骨文，从本大卫和Sattath的工作[QCrypt '17]。- 结合令牌化签名方案和可提取的证据加密，给出了一个在普通模型下的不可克隆解密方案。后一个原语最近由Georgiou和Zhandry [ePrint '20]提出，他们给出了一个相对于古典神谕的构造。- 我们猜想陪集态满足一定的自然（信息论）一夫一妻的纠缠属性。假设这一猜想是真的，我们删除了不可克隆的解密构造中的可提取证人加密的要求，而是依赖于不可预测的分布类的计算和比较混淆。这个猜想后来被Culf和Vidick在后续工作中证明。- 最后，我们给出了一个伪随机函数（PRFs）的拷贝保护方案的构造。我们的方案是安全的，无论是假设iO，OWF，和可提取的证人加密，或假设iO，OWF，计算和比较混淆类的不可预测的分布，和上述的固定的一夫一妻制的财产。这是针对一类非规避函数的普通模型中具有…
2022-07-14 cs.CR quant-ph
Barrel Shifter Physical Unclonable Function Based Encryption
物理不可克隆功能（PUF）是设计用于从底层电路提取物理随机性的电路。这种随机性取决于制造过程。它因设备而异，支持芯片级身份验证和密钥生成应用。我们提出了一个协议，利用PUF的安全数据传输。每个参与方都有一个用于加密和解密的PUF;通过将PUF限制为可交换的，可以促进这一点。这个框架的评估与原始置换网络-桶形移位器。物理随机性来源于不同移位路径的延迟。桶形移位器（BS）PUF捕获不同移位路径的延迟。在消息通过不安全的通道发送之前，此延迟与消息位纠缠在一起。BS-PUF使用传输门实现;它们的特性确保了相同芯片的可重复性，这是PUF的必要属性。对0.13 μm工艺共质心布局的8电平桶形移位器进行了布局后仿真，评估了其唯一性、稳定性和随机性。BS-PUF通过所有选定的NIST统计随机性测试。示出了在环境变化下类似于环形振荡器（RO）PUF的稳定性。100，000个明文-密文对（PCP）的逻辑回归未能成功地对BS-PUF行为进行建模。
2017-11-14 cs.CR
Physical Unclonable Functions using speckle patterns of perfect optical vortices
由于光的固有物理性质和它所要求的精度，加密技术在光学系统（如全息术）中实现时表现出很大的安全性。然而，这样的系统在各种密码分析攻击下的数字实现期间已被证明是脆弱的。其主要原因之一是安全密钥的可预测性质（即，模拟的随机密钥）。为了缓解，在这项工作中，我们提出了一个物理不可克隆功能（PUF），用于产生一个强大的安全密钥的数字加密系统。要注意的是，利用散射的理想光涡旋（optical vortex，Vortex）光束的关联函数来生成加密密钥。据我们所知，这是第一个报告，正确地利用散射光在光学加密系统。为了验证所生成的密钥，标准光学加密系统之一，采用双随机相位编码。实验和仿真结果验证了该方法是一种有效的数字密钥生成方法。
2021-09-28 cs.CR physics.optics
Bionic Optical Physical Unclonable Functions for Authentication and Encryption
信息安全对于万物互联的现代社会至关重要。物理不可克隆函数（PUF）作为一种有前途的硬件原语，在信息安全领域得到了广泛的研究。然而，广泛研究的具有低熵的硅PUF容易受到各种攻击。本文从独特的生物学结构出发，提出仿生光学PUFs的概念，并利用简单、低成本、绿色环保的制造工艺，通过塑造天然植物组织表面的微纳结构，制备了四种仿生PUFs。所有仿生PUFs的激光散斑响应在统计上被证明是随机的，唯一的，不可预测的和足够的鲁棒性的密码学应用，表明仿生PUFs的广泛适用性。在此基础上，通过实验验证了仿生PUFs作为密码基元在实体认证和加密通信中的可行性，显示了仿生PUFs在未来信息安全中的应用潜力。
2021-09-08 cond-mat.mtrl-sci cs.CR physics.optics
Revocable Encryption, Programs, and More: The Case of Multi-Copy Security
针对现有可撤销密码系统仅支持单量子态副本、多副本时完全不安全的问题，首次在预言机模型中实现了支持多副本安全的可撤销加密和可撤销程序，为不可克隆密码学开辟新方向。
2025-04-14 cs.CR quant-ph
Manual Encryption Revisited
本文档汇集了几篇专门讨论手动加密的文章，并介绍了新的算法和密码：置换算法，螺旋密码（一次一密密码），表的有序路由问题的解决方案，对角密码（一种换位密码），Carnival（另一种换位密码），创建密钥或密码问题的解决方案。
2019-02-21 cs.CR
Statistical Analysis of ReRAM-PUF based Keyless Encryption Protocol Against Frequency Analysis Attack
对于完全集成物理不可克隆函数（PUF）用于密码原语或无密钥加密的兴趣越来越大。无密钥原语在整个加密和解密阶段不存储密钥信息，从而提供针对易失性和非易失性存储器攻击的完全安全性。使用ReRAM PUF的无密钥加密概念是一个相对较新的概念，该协议的安全性尚未经过测试。在本文中，我们使用统计模型来分析协议的随机性和它对频率攻击的抵抗力。
2021-09-22 cs.CR
Towards Unclonable Cryptography in the Plain Model
本文研究标准模型中的不可克隆密码学，针对点函数 CP 与不可克隆不可区分性 UE，建立子空间陪集态的新 MoE 性质，并提出支撑二者可行性的猜想及不可克隆不可伪造令牌化签名应用。
2024-05-21 cs.CR quant-ph
Quantum Encryption with Certified Deletion, Revisited: Public Key, Attribute-Based, and Classical Communication
Broadbent和Islam（TCC '20）提出了一种称为带认证删除的量子加密的量子密码原语。在这个原语中，拥有量子密文的接收者可以生成一个经典证书，证明加密的消息被删除。虽然它们的构造在信息理论上是安全的，但它仅限于一次性对称密钥加密（SKE）的设置，其中发送方和接收方必须事先共享一个公共密钥，并且该密钥只能使用一次。此外，发送方必须生成一个量子态，并在其构造中通过量子信道将其发送给接收方。虽然删除证书是私人可验证的，这意味着证书的验证密钥必须保密，但在Broadbent和Islam的定义中，我们也可以考虑公共可验证性。在这项工作中，我们提出了各种结构的加密与认证删除。- 量子通信案例：我们实现了（可重用密钥）公钥加密（PKE）和带认证删除的基于属性的加密（ABE）。我们的证明删除的PKE方案是在假设存在IND-CPA安全PKE的情况下构造的，我们的证明删除的ABE方案是在假设存在不可否认混淆和单向函数的情况下构造的。这两个方案都是可以私下验证的。- 经典通信案例：我们还实现了只使用经典通信的带认证删除的PKE。我们给出了两个方案，一个可私下验证的方案和一个可公开验证的方案。前者是在量子随机预言模型中的LWE假设下构造的。后者的构造假设存在一次性签名和可提取的证人加密。
2021-05-12 cs.CR quant-ph
The Joint Signature and Encryption Revisited
我们研究了Sign_then_Encrypt，Commit_then_Encrypt_and_Sign和Encrypt_then_Sign范式在两个密码原语的上下文中，即指定的确认签名和签密。我们的研究确定了这些范例中的弱点，这些范例强制使用昂贵的加密（作为构建块），以满足合理的安全级别。接下来，我们提出了一些优化，消除了发现的弱点，从而允许廉价的加密，而不影响整体安全性。我们的优化进一步享受可验证性，在许多现实生活中的应用所研究的原语深刻需要的属性。
2016-10-29 cs.CR
Multi-Copy Security in Quantum Cryptography and More
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；NTT Research（NTT研究所）；NTT Social Informatics Laboratories, Tokyo, Japan（NTT社会信息学实验室）
针对不可克隆密码学中多副本安全性的空白，提出通用编译器，在单向函数假设下将抗共谋原语升级为多副本安全，并首次构造多副本安全的量子货币、单解密器加密及多挑战安全方案。
2026-10-06 cs.CR quant-ph
Decisional Monogamy-of-Entanglement for Coset States and Applications to Unclonable Cryptography with Correlated Challenges
NTT Research（NTT研究所）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
该研究强化了相关挑战安全定义，证明其隐含先前SDE概念，构造了满足条件的相关UPO，首次实现了点函数等的plain模型复制保护，解决了相关开放问题。
2026-10-02 cs.CR quant-ph
Unidirectional Key Update in Updatable Encryption, Revisited
Military University of Technology（军事理工大学）
本文提出基于FrodoPKE学习误差的高效可更新加密方案，分析其在rand-ind-eu-cpa模型下的安全性，证明其对经典和量子攻击均安全。
2025-12-29 cs.CR
A new Definition and Classification of Physical Unclonable Functions
提出了“物理不可克隆函数”（PUF）的新定义，这是第一个完全捕捉到专家们直观想法的定义。PUF是一种信息存储系统，其安全机制为1。旨在阻止在另一个单独的系统中重复精确描述的存储功能，以及2.对临时访问整个原始系统的攻击者仍然有效。提出了一种新的分类方案的安全目标和机制的PUF和它的有用性，以帮助未来的研究和安全评估证明。一类PUF安全机制，防止攻击者应用所有地址的秘密存储在信息存储系统中，被证明是非常类似的密码加密。它的发展标志着硬件安全工程的一个新的基本要素：加密存储的曙光。这些结果坚定地确立了PUF作为硬件安全的基本概念。
2015-01-26 cs.CR
Benaloh's Dense Probabilistic Encryption Revisited
1994年，Josh Benaloh提出了一种概率同态加密方案，改进了Goldwasser和Micali方案的弱扩展因子。从那时起，许多论文利用了Benaloh的同态加密功能，包括投票方案，计算多方信任秘密，非交互式可验证秘密共享，在线扑克.在本文中，我们表明，该计划的原始描述是不正确的，可能会导致二义性解密的密文。我们给出了该方案的正确描述，并提供了完整的正确性证明。我们还计算了原方案的失败概率。最后，我们分析了几个应用Benaloh的加密方案。在每种情况下，我们显示了一个坏的选择在Benaloh的计划的密钥生成阶段的影响。例如在电子投票协议的应用中，它可以逆转选举的结果，这是一个不可忽视的后果。
2010-09-14 cs.CR
The Barth-Boneh-Waters Private Broadcast Encryption Scheme Revisited
由Barth、Boneh和Waters引入的私有广播加密的原语用于加密发送给多个接收者的消息，同时隐藏接收者的身份。在它们的构造中，接收方必须首先解密接收到的密文以提取用于一次性签名的验证密钥。然后，他使用验证密钥来检查密文是否格式错误。提交人认为，通过一个渠道，特别是通过广播渠道传递的信息，不应对其来源进行认证。我们注意到，传统的公钥签名足以认证数据的来源和过滤掉所有畸形的密文。讨论了构造它们时所使用的一次签名原语的缺点。
2014-08-28 cs.CR
Clones of the Unclonable: Nanoduplicating Optical PUFs and Applications
物理不可克隆功能（PUF），由于其随机和不可控的制造变化而实际上不可克隆的物理对象，在完全数字化的世界中作为安全原语和唯一标识符变得越来越流行。其中一个中央PUF前提指出，无论是朋友还是敌人，无论是合法制造商还是外部攻击者，都不能克隆PUF，从而产生两个相同的实例。使用最新的纳米纤维技术，我们表明，这一前提并不总是得到满足：我们证明了有效的PUF复制的可能性，通过先进的制造商生产63个副本的非平凡的光学散射结构，表现出基本相同的散射行为。剩余的微小差异接近或低于噪声水平，因此从PUF的角度来看，必须将副本视为完全等效。基于光纤的光学PUF复制的可能性同时具有积极和消极的后果：在完全破坏某些方案的安全性的同时，它也实现了新的应用。例如，它促进了贵重物品的不可伪造标签;第一个数字网络上的无密钥组识别方案;或不包含秘密密钥的新型加密/解密设备。
2022-12-23 cs.CR physics.optics
XTS mode revisited: high hopes for key scopes?
本文总结XTS分组加密模式的特性与局限性，为IEEE 1619标准密钥范围变更的相关讨论提供统一基础，同时探讨未来可替代XTS的宽加密模式。
2025-10-28 cs.CR
The Paillier's Cryptosystem and Some Variants Revisited
在Eurocrypt'99上，Paillier提出了一个基于新的计算问题的公钥密码系统。由于它是可加同态的，所以引起了许多研究者的兴趣。在本文中，我们表明，有一个很大的差异之间的原始Paillier的加密和一些变种。Paillier的加密可以自然地转换为签名方案，但这些变体缺少该功能。特别地，我们简化了Asiacrypt'03提出的Bresson-Catalano-Pointcheval加密方案的替代解密过程。新版本更适用于云计算，因为它具有双陷门解密机制，并且可以灵活地集成到其他密码方案中。该方案具有两组密钥可以分配给不同用户的特点，增强了密钥管理的鲁棒性。
2015-11-18 cs.CR
Key-Aggregate Searchable Encryption, Revisited: Formal Foundations for Cloud Applications, and Their Implementation
在使用云存储时，除了数据安全和隐私之外，通过有效的访问控制共享数据也是一个重要的要求。Cui等人（IEEE Trans. on Comp. 2016）提出了\textit{key-aggregate searchable encryption (KASE)}，它允许数据所有者发布\textit{aggregate key}，使用户能够通过生成称为\textit{trapdoor}的加密关键字在加密文件的授权子集中进行搜索。虽然KASE的想法很优雅，但据我们所知，它的安全性从未被正式讨论过。本文对KASE的安全性进行了形式化的讨论，并提出了可证安全的方案。安全KASE方案的构造是不平凡的，我们将证明Cui等人的KASE方案在我们的定义下是不安全的。我们首先介绍我们的可证明安全的计划，命名为\textit{first construction}，相对于加密文件和聚合密钥在一个单一的服务器设置。与Cui等人的方案相比，第一种构造是安全的而不增加计算成本。然后，我们介绍了另一个可证明安全的方案，命名为\textit{main construction}，相对于陷阱门在两个服务器设置。主结构保证了搜索、加密文件和聚合密钥的隐私。考虑到5,000个加密文件，第一个结构可以在三秒内完成搜索，主结构可以在六秒内完成搜索。
2019-08-29 cs.CR
Secret Key Agreement with Physical Unclonable Functions: An Optimality Summary
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
我们从信息理论最优性的角度来解决数字设备和生物特征识别的安全和隐私问题，其中生成密钥用于认证，识别，消息加密/解密或安全计算。物理不可克隆功能（PUF）是一个很有前途的解决方案，在数字设备的本地安全，这篇评论给出了最相关的总结信息理论家，编码理论家，和信号处理社区成员谁有兴趣在最佳的PUF建设。低复杂度的信号处理方法，如变换编码，使信息理论分析听话的发展进行了讨论。给出了多个PUF测量的秘密密钥、隐私泄漏和存储速率之间的最佳权衡。建议的最佳代码结构，共同设计的矢量量化器和纠错码参数列出。这些构造包括现代和代数码，例如极化码和卷积码，这两者都可以在短块长度下实现小的块错误概率，对应于少量的PUF电路。从信号处理，信息论，编码理论和硬件复杂性的角度及其组合的PUF文献中的开放问题被列出，以刺激进一步的进展，在本地隐私和安全的研究。
2020-12-16 cs.CR cs.CV cs.IT
Hardware Implementation of Keyless Encryption Scheme for Internet of Things Based on Image of Memristors
物联网（IoT）正在迅速增加连接设备的数量。这引起了对认证众多IoT设备的解决方案的新关注。这些设备中的大多数都是资源受限的。因此，在传统密码方案中使用长密钥可能难以实现。此外，密钥的生成、分发和存储非常复杂。此外，许多报告的网络攻击的目标都是访问密钥。因此，近年来研究人员对设计无密钥加密方案表现出越来越大的兴趣。在本报告中，我们将利用微控制器（MCU）和散列函数等已知技术模块来解释无密钥协议的实现细节。物理不可克隆函数（PUF）在密码学中有着广泛的应用，如密码管理系统、密钥交换、密钥生成等。在本报告中，我们将解释MCU中无密钥加密的硬件实现细节。过去已经使用了不同种类的忆阻器。在这项工作中，由于物理组件还不可用，因此使用包含在各种电流水平下的忆阻器单元值的查找表。系统的硬件实现采用SAMV71单片机的评估板，用于实现控制系统和硬件散列。
2020-12-04 cs.AR cs.CR
Statistical Quality Comparison of the Bitstrings Generated by a Physical Unclonable Function across Xilinx, Altera and Microsemi Devices
本研究针对Xilinx、Altera、Microsemi三家厂商的低端FPGA器件，基于结构近乎一致的SiRF PUF，从路径延迟偏差、比特串统计特性及温度可靠性三方面对比了其生成比特串的熵质量，为IoT场景下的PUF选型提供参考。
2024-08-12 cs.CR
An Efficient Data Protection Architecture Based on Fragmentation and Encryption
本文提出了一种基于选择性加密的数据保护方案。首先，这种新方案在数据格式方面是不可知的，其次，它具有使用GPGPU的并行架构，允许性能至少与完全加密算法相当。位图，作为一种特殊的未压缩多媒体格式，作为第一个用例。离散余弦变换（DCT）是用于分割片段、获得数据保护以及将数据分别存储在本地设备和云服务器上的第一种变换。本文的工作在很大程度上改进了以前发表的位图保护方法，提供了新的设计和实际实验。与传统的全加密算法相比，采用通用图形处理器（GPGPU）作为加速器，保证了计算效率。然后，提出了一种基于无损离散小波变换的不可知选择加密算法。通过在不同硬件配置下的实际实验，该设计在提供强大的保护级别的同时，还提供了良好的性能以及灵活的存储分散方案。因此，我们的不可知数据保护和传输解决方案结合了分片、加密和分散功能，可用于广泛的最终用户应用。此外，还部署了一套完整的安全分析来测试所提供的保护级别。
2018-03-13 cs.CR
The Random Oracle Methodology, Revisited
我们需要一个关键的外观之间的关系，在随机预言机模型中的加密方案的安全性，并通过所谓的“加密哈希函数”实现随机预言机的结果的计划的安全性。本文的主要结果是否定的：存在在随机预言模型中安全的签名和加密方案，但是对于这些方案，任何随机预言的实现都会导致不安全的方案。在设计上述方案的过程中，我们考虑了随机预言机的“良好实现”概念的可能定义，指出了限制和挑战。
2000-10-11 cs.CR
RQC revisited and more cryptanalysis for Rank-based Cryptography
我们提出了两个主要贡献：第一，我们重新审视加密方案秩准循环（RQC）通过引入新的有效的变化，特别是，一类新的代码，增广Gabidulin码;第二，我们提出了新的攻击对秩支持学习（RSL），非齐次秩解码（NHRSD），和非齐次秩支持学习（NHRSL）的问题。RSL对于所有最近的基于秩的密码系统（诸如Durandal（Aragon等人，此外，NHRSD和NHRSL以及RSL是我们新方案的核心。我们提出的新的攻击是两种类型：组合和代数。对于所有这些攻击，我们提供了对其复杂性的精确分析。总的来说，当将RQC方案的所有这些新改进放在一起，并使用我们的不同攻击评估其安全性时，与以前的RQC版本相比，它们使参数大小增加了50%。更准确地说，我们给非常有竞争力的参数，约11 Kbps，RQC计划与非结构化的公钥矩阵。这是目前唯一的计划，这样短的参数，其安全性完全依赖于纯随机的情况下，没有任何掩蔽的假设，相反的McEliece-like计划。最后，当考虑非齐次误差的情况下，我们的计划允许达到更小的参数。
2022-07-04 cs.CR
Quantum Key Leasing for PKE and FHE with a Classical Lessor
该研究基于标准格中的带错误学习假设，构建了首个经典出租方与量子承租方间仅需经典通信、且敌手无法同时持有有效删除证明并区分密文的公钥同态加密解密密钥量子租赁方案。
2024-03-06 cs.CR quant-ph
Quantum copy-protection of compute-and-compare programs in the quantum random oracle model
本研究针对“compute-and-compare programs”提出了一种量子拷贝保护方案，在量子随机预言机模型（QROM）中首次实现了标准密码学模型下可证明的非平凡安全性，并证明了该方案同样满足安全软件租赁，同时阐明了不可克隆加密与多位输出点函数拷贝保护的关系。
2024-07-29 cs.CR quant-ph
