Physical Layer Encryption using a Vernam Cipher
安全通信是必要的。然而，加密通常仅应用于协议栈的上层。这会将网络信息暴露给窃听者，包括信道类型、数据率、协议和路由信息。这可以通过加密物理层来解决，从而保护所有后续层。为了使该方法实用，加密必须快速，保留带宽，并且还必须处理噪声减轻和同步的问题。在本文中，我们提出了Vernam物理信号密码（VPSC）：一种新的密码，可以加密任何模拟波形的谐波成分。VPSC通过将修改的Vernam密码应用于信号的频率幅度和相位来实现这一点。这种方法速度快，并保留了信号的带宽。在本文中，我们提供了噪声抑制和同步的方法，并评估了VPSC在嘈杂的无线信道与多径传播干扰。
2019-10-18 cs.CR
Dimming Down LED: An Open-source Threshold Implementation on Light Encryption Device (LED) Block Cipher
轻量级分组密码已广泛用于RFID标签、IoT和网络传感器等应用中。其中，在参数相当的情况下，光加密设备（LED）分组密码实现了最小的面积。然而，加密算法的实现表现出侧信道泄漏，因此，保护其设计免受侧信道分析是至关重要的。本文提出了一种64位数据输入、128位密钥的LED密码的门限实现方案。提出的设计将秘密信息在多个份额之间分割，以实现更高的安全级别。我们证明了我们的实现可以防止一阶功率侧信道攻击。作为成本，设计面积几乎增加了一倍，最大工作频率降低了30%。为了使我们的设计可验证，我们还在网上开源了我们的设计。
2021-08-27 cs.CR
Cryptanalyzing an image encryption algorithm based on scrambling and Veginere cipher
近年来，人们提出了一种基于置乱和Vegin 'ere密码的图像加密算法。然而，它很快就被Zhang等人使用选择明文攻击和差分攻击的组合进行了密码分析。本文简要地回顾了Zhang等人提出的两种攻击方法，并概述了它们的数学解释。在此基础上，我们提出了一种改进的选择明文攻击，进一步减少了所需的选择明文的数量，这被证明是最优的。此外，它被发现，精心设计的已知明文攻击可以有效地破坏所研究的图像密码。这一发现得到了数学分析和数值模拟的验证。本文所描述的密码分析技术可以为设计安全高效的多媒体密码提供一些启示。
2014-09-17 cs.CR
Physical-layer encryption on the public internet: a stochastic approach to the Kish-Sethuraman cipher
虽然信息理论的安全性通常与一次性密码本和量子密钥分配有关，但有噪声的传输介质为经典技术甚至秘密操作留下了空间。公共互联网上的传输时间表现出一定程度的随机性，窃听者无法悄无声息地确定。我们展示了使用这些测量信息理论上的安全通信在公共互联网上。
2013-06-18 cs.CR
Primitive Vector Cipher(PVC): A Hybrid Encryption Scheme based on the Vector Computational Diffie-Hellman (V-CDH) Problem
原始向量密码（PVC）基于V-CDH问题提出，结合矩阵密码学与Diffie-Hellman密钥交换，通过双层设计实现强安全性和高效并行处理。
2025-12-03 cs.CR
A Parallel Encryption Algorithm for Block Ciphers Based on Reversible Programmable Cellular Automata
元胞自动机（CA）是利用简单规则对复杂系统进行计算的模型。在元胞自动机中，问题空间被分解为若干个单元，每个单元可以是一个或多个最终状态。根据简单规则，细胞受相邻细胞的影响。细胞自动机是高度并行和离散的动力系统，其行为完全由局部关系来描述。本文研究了密码学中的元胞自动机（CA）对一类分组密码的作用，提出了一种基于可逆可编程元胞自动机理论的分组加密算法。该算法属于对称密钥系统类。
2010-06-14 cs.CR
Gbits/s physical-layer stream ciphers based on chaotic light
提出了一种新的基于混沌半导体激光器产生真随机密钥的高速流密码加密方案。使用该加密算法成功地对一个5-Gbits/s的不归零明文进行了加密和解密。该方案可应用于实时高速物理加密领域。
2010-07-27 cs.CR
Differential cryptanalysis of image cipher using block-based scrambling and image filtering
最近，Hua等人提出了一种基于块置乱和图像滤波的图像加密算法。本文详细分析了该算法的安全性问题，并通过码本攻击破解了该算法。通过差分密码分析，我们构造了明文图像和密文图像之间的线性关系。利用这种线性关系，我们建立了一个码书，其中包含$(M \times N + 1)$对的平原图像和密码图像，其中$M\times N$是图像的大小。提出的码本攻击表明该加密方案是不安全的。为了抵抗码本攻击，提出了一种改进算法。实验结果表明，改进后的算法不仅继承了原方案的优点，而且对差分密码分析具有更强的安全性。
2018-12-31 cs.CR
Efficient Quasigroup Block Cipher for Sensor Networks
本文提出了一种新的基于拟群的分组加密系统。我们使用NIST统计测试套件（NIST-STS）测试序列的随机性，将其性能与高级加密标准-256（AES 256）位算法进行比较。众所周知，一个好的加密算法必须破坏输入序列的任何统计特性，并产生一个接近真实随机序列的输出，NIST-STS套件的结果提供了一个很好的测试平台。在几乎所有的测试套件中，该算法的性能优于AES 256。
2012-08-14 cs.CR
Visual Security Evaluation of Learnable Image Encryption Methods against Ciphertext-only Attacks
针对隐私保护深度神经网络（DNN），已经提出了各种视觉信息保护方法。与此相反，对这种保护方法的攻击方法已同时研究。在本文中，我们评估了最先进的隐私保护DNN的视觉保护方法，以防止仅密文攻击（COA）。我们专注于蛮干攻击，特征重建攻击（FR-攻击），逆变换攻击（ITN-攻击），和基于GAN的攻击（GAN-攻击），已经提出了从视觉保护的图像重建视觉信息的平原图像。首先总结了各种攻击的细节，然后对各种防护方法的视觉安全性进行了评估。实验结果表明，大多数保护方法，包括像素级加密，对GAN攻击的鲁棒性不够，而少数保护方法对GAN攻击具有足够的鲁棒性。
2020-10-13 cs.CR
Encryption Schemes using Finite Frames and Hadamard Arrays
我们提出了一个密码类似的一次垫和McEliece密码的基础上的子带编码方案。编码过程近似于一次性密码本加密方案。我们提出的数值实验结果表明，一个蛮干攻击所提出的计划并不会导致所有可能的明文，作为一个时间垫，但仍然蛮干攻击不妥协的系统。然而，我们证明了密码是容易受到选择明文攻击。
2004-05-06 cs.CR
Insufficient properties of image encryption algorithms
我们分析了最近提出的图像加密方案[1]的安全性。我们表明，该计划是不安全的，用于评估其安全性的方法是不够的。通过设计故意弱密码，一个完全脆弱的密码具有良好的统计特性，我们说明了我们的主要观点-一个坚实的分析不能被一些选定的统计特性集所取代。
2018-09-23 cs.CR
A Hybrid Cryptosystem Based On Vigenere Cipher and Columnar Transposition Cipher
隐私是信息安全所解决的关键问题之一。通过密码加密方法，可以防止第三方在信号传输期间通过不安全的信道理解传输的原始数据。提高数字内容安全性的密码学方法在当今时代具有重要意义。安全漏洞和非授权方截获的机密信息的滥用是信息安全试图解决的关键问题。本文提出了一种新的混合明文加密方法，为经典密码学领域的一般知识体系做出了贡献。该密码系统通过使用列换位密码加密明文并进一步使用密文再次使用Vigenère密码加密明文来执行其加密。最后，对密文进行了密码分析。实现将使用java编程明.
2013-07-30 cs.CR
Tortoise: An Authenticated Encryption Scheme
针对互联网开放带来的信任问题，提出实验性基于nonce的Tortoise认证加密方案，给出将分组密码转为带关联数据认证加密的即插即用框架，用XOR构建可调密码，支持两种nonce模式并开源代码。
2024-03-08 cs.CR
Weak Keys and Cryptanalysis of a Cold War Block Cipher
T-310是一种密码，在冷战的最后几年被用于东德政府通信的加密。由于其复杂性和加密过程，直到2018年，Nicolas T. Courtois et al. in [10].在这篇论文中，我们研究了在密码中使用的所谓的“长期密钥”，以暴露弱点，这将有助于设计对T-310的各种攻击。
2019-01-19 cs.CR
When an attacker meets a cipher-image in 2018: A Year in Review
本文旨在从图像密码分析师的角度回顾攻击者遇到2018年提出的图像加密方案（算法）加密的密码图像时遇到的技术矛盾。选取其中最具代表性的作品，按其基本结构进行分类。几乎所有在2018年出版的图像密码分析作品都被调查，因为它们数量很少。总结了图像加密方案设计和分析中的挑战性问题，以期引起图像加密方案设计者和攻击者（密码分析者）的关注，促进新技术在图像安全领域的应用。
2019-06-05 cs.CR
Using data compression and randomization to build an unconditionally secure short key cipher
我们考虑的问题，构造一个无条件安全的密码的情况下，密钥长度小于加密消息的长度。（无条件安全性意味着计算无限的对手无法在没有密钥的情况下获得有关加密消息的信息。在这篇文章中，我们提出了数据压缩和随机化技术结合熵安全加密。生成的密码可用于加密，其密钥长度不依赖于加密消息的熵或长度;而是由所需的安全级别确定。
2021-12-19 cs.CR
Mathematical Backdoors in Symmetric Encryption Systems - Proposal for a Backdoored AES-like Block Cipher
近年来，政府和情报机构比以往任何时候都更试图控制和绕过用于保护数据的加密手段。后门加密算法被认为是加强密码控制的最佳方式。到目前为止，通常只考虑实现后门（在协议/实现/管理级别）。在本文中，我们建议解决后门的最关键的问题：数学后门或设计后门，这是直接放在加密算法的数学设计。虽然算法可能是完全公开的，但证明存在后门，识别它并利用它可能是一个棘手的问题。我们打算解释的是，设计和放置这样的后门是可能的。考虑到一个特定的家庭（在所有可能的），我们提出了一个块密码算法，这是类似于AES，其中包含一个数学后门，使操作和有效的密码分析。设计了一种能抵抗线性和差分密码分析的密码算法-不久将向密码学社区提出一个挑战。它的目的是评估我们的后门是否容易被检测和利用。
2017-02-21 cs.CR
Integral Cryptanalysis of the Block Cipher E2
分组密码E2是由日本电报电话公司设计并提交的第一轮高级加密标准候选者。该算法采用Feistel结构作为全局结构，轮函数采用两层替换置换网络结构，第一轮前采用初始变换IT函数，最后一轮后采用最终变换FT函数。设计原则影响了几个最近的分组密码，包括Camellia，ISO/IEC标准密码。本文利用积分密码分析方法，研究了同时考虑IT和FT函数的对缩减轮E2-128/192的密钥恢复攻击。本文首先改进了零相关线性逼近与积分算子之间的关系，然后在6轮E2上由零相关线性逼近导出了一些积分算子。此外，我们应用这些积分分解器来分解6轮E2-128，具有2^{120}个已知明文（KPs）、2^{115.4}个分解和2^{28}字节存储器。此外，对7轮E2-192的攻击需要2^{120} KPs，2^{167.2}次攻击和2^{60}字节存储器。
2014-06-17 cs.CR
Secure cloud computations: Description of (fully)homomorphic ciphers within the P-adic model of encryption
本文考虑了在$p$ -adic加密模型下同态和全同态密码的描述。这个模型描述了一个广泛的密码类，但肯定不是全部。同态和全同态密码用于确保远程计算的可信性，包括云技术。该模型描述了$p$ -进整数$Z_p$环中所有同态密码的算术和坐标逻辑运算。我们表明，有没有完全同态密码的每一对所考虑的一组算术和坐标明智的逻辑运算$Z_p$。我们将构造全同态密码的问题公式化如下。我们考虑一个关于$Z_p$上的操作“$*$“的同态密码。然后，我们描述了完整的操作集“$G$“，密码是同态的。因此，我们构造了一个关于运算“$*$”和“$G$”的完全同态密码。我们给出了所有操作“$G$“的描述，对于这些操作，我们从关于操作“$+$“构造的同态密码中获得关于操作“$+$“和“$G$“的全同态密码。我们还提出了这样的“新”业务的例子。
2016-03-24 cs.CR cs.SC
Post-Quantum Security of Block Cipher Constructions
QuICS, University of Maryland/NIST（马里兰大学/美国国家标准与技术研究院量子信息与计算科学中心）；Dept. of Computer Science, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学计算机系）；Dept. of Applied Mathematics and Computer Science, Technical University of Denmark（丹麦技术大学应用数学与计算机科学系）；Dept. of Computer Science, University of Maryland（马里兰大学计算机系）
本文探讨了对称密码学中块密文构造的后量子安全性，首次为FX扩展密钥方案、可变块密文LRW和XEX提供了后量子安全证明，为理解实际对称密码学的后量子安全性奠定了基础。
2026-04-14 cs.CR
Cryptanalyzing an Image-Scrambling Encryption Algorithm of Pixel Bits
位置置乱（置换）被广泛地用于多媒体加密方案和一些国际加密标准，诸如数据加密标准和高级加密标准。本文对一种典型的图像置乱加密算法（ISEA）的安全性进行了重新评估。利用密码图像中的内部相关性，它们在仅密文攻击场景中揭示了相应普通图像的重要视觉信息。此外，他们还发现，ISEA的置乱元素的位置置乱域可以用来支持对它的有效的已知或选择明文攻击。详细的实验结果验证了这些观点，并表明一些先进的多媒体处理技术可以促进多媒体加密算法的密码分析。
2017-08-06 cs.CR
Cryptanalysis of an Image Block Encryption Algorithm Based on Chaotic Maps
近年来，提出了一种基于混沌映射的图像分块加密算法。该加密算法在保证足够的安全级别的同时，又具有较高的加密速度。本文从现代密码学的角度对该算法进行了深入的安全性分析，并指出了该算法存在的一些严重安全缺陷。给定五个选择的明文图像和相应的密文图像，攻击者可以获得一个等价的秘密密钥，成功地解密用相同的秘密密钥加密的其他密文图像。此外，对算法安全性评估中采用的各种安全性度量标准提出了质疑。所得出的经验教训对其他图像加密算法具有普遍适用性。
2020-03-23 cs.CR
Grain-128PLE: Generic Physical-Layer Encryption for IoT Networks
本文提出源自 Grain-128AEAD v2 的轻量级物理层加密方案 Grain-128PLE，通过置于信道编码与信号调制之间，为物联网网络提供不依赖信道或协议栈的通用数据机密性保护。
2023-09-27 cs.CR
Efficient Lightweight Encryption Algorithm for Smart Video Applications
下一代网络：物联网（IoT）与先进的计算机视觉技术相结合，为最终用户的视频安全带来了新的挑战。视觉设备通常具有关于其低计算能力、小存储器和有限电源的受限资源。因此，为了促进智能环境中的视频安全，需要轻量级的安全方案来代替现有的低效的传统密码算法。本研究论文提供了解决这些问题的解决方案。本文提出了一种新的轻量级密码算法，其目标是物联网中的多媒体，内部名称为EXPer，即扩展置换与异或（XOR）。EXPer是一种对称流密码，由简单的XOR和左移操作组成，具有三个128位的密钥。所提出的密码算法已在各种样本视频上进行了测试。并与传统的XOR算法和高级加密标准（AES）进行了比较。可视化结果证实，EXPer提供的安全级别等同于AES算法的计算成本比AES。因此，可以很容易地看出，EXPer是AES的更好替代品，用于保护物联网中的实时视频应用。
2019-01-24 cs.CR
A Security Analysis of IoT Encryption: Side-channel Cube Attack on Simeck32/64
Simeck是一种轻量级的分组密码，已被提出作为可以在物联网（IoT）应用中使用的加密之一。因此，本文研究了Simeck 32/64分组密码抗侧信道立方体攻击的安全性。我们展示了我们的攻击Simeck 32/64使用汉明重量泄漏假设提取线性无关方程的关键位。我们已经能够找到32个线性无关的方程在32个关键变量，只考虑第二位从LSB的汉明重量泄漏的内部状态的第四轮密码。这使得我们的攻击，以改善以前的攻击Simeck 32/64在侧信道攻击模型与更好的时间和数据复杂度分别为2^35和2^11.29。
2018-08-10 cs.CR
Optimal quantitative cryptanalysis of permutation-only multimedia ciphers against plaintext attacks
最近，提出了一种基于混沌映射的像素位图像置乱加密算法。将该算法看作是一种典型的二值图像置乱/置换算法，其作用于大小为$M\times (8N)$的明文，提出了一种新的优化方法，利用已知的/选择的明文对该算法进行破解。攻击的空间复杂度和计算复杂性分别只有$O(32\cdot MN)$和$O(16\cdot n_0\cdot MN)$，其中$n_0$是使用的已知/选择明文的数量。该方法可以很容易地扩展到打破任何纯置换加密方案施加在明文的大小$M\times N$和与$L$不同级别的值。相应的空间复杂度和计算复杂性分别只有$O(MN)$和$O(\lceil\log_L(MN)\rceil \cdot MN)$。此外，对图像置乱加密算法的性能也作了一些具体的评价。
2016-09-21 cs.CR
Presto: Hardware Acceleration of Ciphers for Hybrid Homomorphic Encryption
本文为混合同态加密中的HERA和Rubato密码设计了硬件加速器，通过向量化、重叠模块和解耦计算阶段优化性能，在FPGA上实现了6倍吞吐量提升并大幅降低延迟与能耗。
2025-07-01 cs.AR cs.CR
Memory-Efficient Designs for Word-Wise Universal Fully Homomorphic Encryption
Advanced Micro Devices, Inc.（超威半导体）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
提出FHE优化框架BXT，通过四项技术缓解内存瓶颈，在CNN推理中实现最高3.8倍加速且精度损失小于1%。
2026-09-07 cs.CR
CryptoEmu: An Instruction Set Emulator for Computation Over Ciphers
全同态加密（FHE）允许对加密数据进行计算。这项技术使隐私保护云计算成为现实。用户可以将加密的敏感数据发送到云服务器，获取返回的加密结果并对其进行解密，而无需担心数据泄露。本项目报告介绍了一个同态指令集仿真器CryptoEmu，它可以在加密数据上进行完全同态计算。基于软件的指令集仿真器建立在支持门级同态评估的开源、最先进的同态加密库之上。指令集架构支持属于ARMv8指令集架构子集的多个指令。指令集仿真器利用并行计算技术来仿真每个功能单元以实现最小延迟。该项目报告包括设计考虑、指令集仿真器体系结构、数据路径和控制单元实现的详细信息。我们在48核工作站上评估并演示了该指令集仿真器的性能和可扩展性。与HELib（一种最先进的同态加密库）相比，CryptoEmu在同态计算性能方面表现出了显著的加速。
2021-01-09 cs.CR
Breaking a new substitution-diffusion based image cipher using chaotic standard and logistic maps
近年来，提出了一种基于混沌标准和Logistic映射的图像加密方案。本文研究了该方案的安全性，证明了只需一个选择明文就可以破解该方案。同时也指出了该方案的其他安全缺陷。
2009-07-05 cs.CR
A Secure Variant of the Hill Cipher
希尔密码是一种经典的对称加密算法，它屈服于已知明文攻击。虽然它的脆弱性密码分析，使它无法在实践中，它仍然是一个重要的教学作用，在密码学和线性代数。本文介绍了Hill密码的一个变形，它使Hill密码在保持效率的同时是安全的。所提出的方案包括一个加密核心，其中引入了一个密码协议。
2012-03-16 cs.CR
Cryptanalysis on Lightweight Verifiable Homomorphic Encryption
本文针对轻量级可验证同态加密方案提出高效密码分析攻击，通过提取密文中的秘密信息或修改计算函数绕过验证，证明 vADDG 实际安全性不足 10 位，且对 REP 和 PE 实现概率为 1 的线性时间复杂度攻击。
2025-10-13 cs.CR
Encryption Quality Analysis and Security Evaluation of CAST-128 Algorithm and its Modified Version using Digital Images
摘要利用雪崩准则和加密质量测试、相关系数测试、直方图分析和密钥敏感性测试等方法，对著名的分组密码CAST-128及其改进版本进行了分析。
2010-04-05 cs.CR
A Chaotic Cipher Mmohocc and Its Security Analysis
本文介绍了一种新的混沌流密码Mmohocc，它利用了基本的混沌特性。给出了该密码的主要组成部分的设计。研究了它的周期、自相关和互相关、马尔可夫过程和时空效应的混合等密码学性质。该密码能抵抗相关密钥IV攻击、时间/内存/数据权衡攻击、代数攻击和选择文本攻击。密钥流成功地通过了两组统计测试，加密速度与RC 4相当。
2006-06-06 cs.CR
Design of Ciphers based on the Geometric Structure of the Laguerre and Minkowski Planes
到目前为止，几何结构在密码学中还没有发挥重要作用。Gilbert，MacWilliams和Sloane在射影平面上引入了一个认证方案，并证明了它在Shannon意义下的完美性。在arXiv：2102.10321中，我们在莫比乌斯平面上引入了一个加密方案，并证明它满足香农的一次近似完美性要求，以及Kam和Davida的完整性要求。在本文中，我们将采用类似的方法来定义加密方案的几何形状的拉盖尔平面和闵可夫斯基平面。我们将表明，在Laguerre几何的加密方案满足香农的要求，完美的尖锐和在闵可夫斯基几何的加密方案满足这一要求在第一近似。拉盖尔密码也满足Kam和Davida的完整性要求。
2021-03-07 cs.CR math.CO
Quantum statistical mechanics of encryption: reaching the speed limit of classical block ciphers
我们铸造加密通过经典的块密码的操作符扩展在一个对偶空间的泡利字符串，一个配方，使我们能够通过使用众所周知的工具，在量子多体系统的分析来表征经典密码。我们将明文和密文攻击与时间外的有序化器（OTOC）相连接，并使用串空间中的非定域化措施（如参与率和从串空间中的波函数振幅获得的相应熵）来量化密码的质量。弦空间信息熵的饱和伴随着OTOC的消失。这些信号的不可逆性和混沌结合在一起，我们认为这是好的经典密码的定义属性。更准确地说，我们定义了一个好的密码，要求OTOC消失指数精度和字符串熵饱和的值与随机排列，这是明确计算的文件。我们认为，这些条件可以满足$n$位块密码实现通过随机可逆电路与${\cal O}(n \log n)$门排列在一个树结构，层的$n/3$ 3位门，其中的“密钥”指定唯一的序列的门，包括电路。我们表明，为了达到这个“速度极限”，必须采用一个三级电路，由一个阶段实现的非线性门层的数量激增的字符串，两侧的其他两个阶段，每个部署层的一组特殊的线性“膨胀”门，加速增长的小的个人字符串。这里描述的类型的浅的、${\cal O}(\log n)$深度的密码可以用于构造多项式开销方案，用于在另一出版物中提出的加密数据上进行计算，作为同态加密的替代方案。
2022-03-06 cond-mat.stat-mech cs.CR quant-ph
A Novel Latin Square Image Cipher
在本文中，我们介绍了一个数字密钥拉丁方图像密码（LSIC）的灰度和彩色图像。我们对图像加密领域的贡献包括：1）开发了新的拉丁方图像加密原语，包括拉丁方白化、拉丁方S盒和拉丁方P盒; 2）通过在图像最低有效位平面中嵌入随机噪声，提出了一种将概率加密与图像加密相结合的新方法; 3）在一个新的类似织布机的替代-置换网络中，将这些拉丁方图像加密原语全部集中在一个带密钥的拉丁方上，构造出最小二乘相似变换（LSIC）。因此，建议的LSIC实现了许多安全密码所需的属性，包括大的密钥空间，高密钥灵敏度，均匀分布的密文，优良的混淆和扩散特性，语义安全，以及对信道噪声的鲁棒性。理论分析表明，该算法对蛮干攻击、纯密文攻击、已知明文攻击和选择明文攻击都有较好的抵抗能力。使用完整的USC-SIPI Miscellaneous图像数据集进行的大量仿真结果下的实验分析表明，LSIC优于或达到许多同行算法所建议的最先进水平。所有这些分析和结果表明，LSIC是非常适合数字图像加密。最后，我们在网页https://sites.google.com/site/tuftsyuewu/source-code下开源了LSIC MATLAB代码。
2012-04-11 cs.CR cs.IT math.IT
A Block Cipher using Rotation and Logical XOR Operations
密码学是研究以伪装的形式发送消息的方法，只有预期的接收者才能去除伪装并阅读消息。信息安全已经成为现代通信系统的一个非常关键的方面。随着全球接受互联网作为通信媒介，几乎世界上每一台计算机都相互连接。它为计算机用户带来了新的风险，不断受到黑客攻击和数据被盗的威胁。在这方面，数据加密已经成为消息的安全通信的基本部分。在本文中，我们提出了一种新的加密方法的数据块使用的操作旋转和逻辑异或
2012-02-09 cs.CR
A Quantum-Classical Scheme towards Quantum Functional Encryption
量子加密是经典信息和量子信息领域的一个研究热点。然而，很少有人知道量子加密方案，使用户在不同的密钥，学习不同的功能，明文，给定的密文。本文提出了一种新的1比特密钥量子加密方案，该方案是对该方案的经典扩展，允许不同的密钥持有者从密文中学习不同长度的明文序列。我们证明了我们的量子经典方案安全的概念下的量子语义安全性，量子熵的不可否认性，和最近的安全定义从功能加密领域。
2017-03-01 cs.CR quant-ph
BSEA-1 - A Stream Cipher Backdooring Technique
近年来，政府和情报机构比以往任何时候都更试图控制和绕过用于保护数据的加密手段。后门加密算法被认为是加强密码控制的最佳方式。通常考虑实现后门（在协议/实现/管理级别）。在本文中，我们建议解决后门的最关键的问题：数学后门或设计后门，这是直接放在加密算法的数学设计。考虑到一个特定的家庭（在所有可能的）后门，我们提出了BSEA-1，流密码算法，其中包含一个设计后门，使有效的密码分析。BSEA-1算法使用120位密钥。利用后门可以在几秒钟内用大约2 Kbits的knowplaintext破解密码。
2019-03-26 cs.CR
Balancing Privacy and Efficiency: Music Information Retrieval via Additive Homomorphic Encryption
University of Washington（华盛顿大学）
该研究提出基于加法同态加密的音乐检索方法，实现音乐专用推理攻击量化、结构感知加法原语优化，在四组音频数据集上验证其兼具隐私性与高效扩展性。
2026-07-30 cs.AI cs.CR cs.DB
A Vector Space Approach to Generate Dynamic Keys for Hill Cipher
本文提出了Hill密码的一个变形。在经典的Hill密码中，使用可逆矩阵进行加密，但该方案易受已知明文攻击的攻击。在我们提出的密码系统中，每个明文块被一个新的可逆密钥矩阵加密，该矩阵可以阻止已知明文攻击。为了生成作为动态密钥的可逆矩阵，我们利用了向量空间、随机生成基和非奇异线性变换。生成的密码可以抵抗已知明文攻击。
2021-05-10 cs.CR
AEAD Modes for ZUC Family Stream Ciphers
为了提高ZUC原语的使用效率，我们给出了两种用于ZUC原语的AEAD模式：ZUC-GXM和ZUC-MUR。它们适用于ZUC（ZUC-128）和两种ZUC-256。前者是一个基于现时的AEAD，它遵循GCM框架。后者是一种基于SIV方差框架的防乱数误用的密码，为ZUC系列流密码提供了更强的应用。
2021-11-09 cs.CR
Enhancing Networking Cipher Algorithms with Natural Language
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学库朗数学科学研究所）
这项工作提供了几个网络密码算法的调查，并提出了一种方法，集成自然语言处理（NLP）作为他们的保护代理。在网络中使用NLP的两个主要建议。首先，NLP被认为是网络加密模型中最薄弱的环节;其次，当它作为一个额外的层结合在一起时，它是一个巨大的威慑，可以被认为是一种强大的加密类型-流密码。本文总结了如何将语言集成到对称加密中，以帮助加密由于本地语言流中字母或单词的自然频率分布而可能受到攻击的脆弱流。
2022-06-22 cs.CL cs.CR cs.NI
On Compression of Data Encrypted with Block Ciphers
本文研究了用分组密码（如高级加密标准（AES））加密的数据的压缩。它表明，这样的数据可以是可行的压缩没有知识的秘密密钥。被认为是在各种链接模式下操作的块密码，它示出了如何压缩可以实现而不损害加密方案的安全性。此外，它表明，存在一个基本的限制，块密码的实际压缩性时，没有链接块之间使用。一些实际的代码结构用于压缩二进制源的性能结果。
2010-09-09 cs.CR cs.IT math.IT
Compressing Encrypted Data and Permutation Cipher
在既执行加密又执行有损压缩的系统中，传统的方式是先压缩，然后对压缩数据进行加密。这种分离方法被证明是最佳的。在敏感信息应尽可能早地保护的某些应用中，优选地首先执行加密，然后压缩加密的数据，这导致了反向系统的概念。Johnson等人提出了一种用于反向系统的可验证性方案，该方案具有模和加密，随后使用具有边信息的Wyner-Ziv分布式信源编码进行压缩。然而，这种反向系统的性能比传统系统差，因为它需要更高的压缩率和密钥速率。在本文中，我们提出了一个新的可验证性方案的反向系统进行加密的置换密码，然后加密的数据被压缩使用最佳率失真码。所提出的方案可以实现最佳的压缩率和秘密密钥率，因此表明，颠倒加密和压缩的顺序并不一定会损害一个加密压缩系统的性能。所提出的系统达到弱保密性，我们表明，信息泄漏主要是由类型信息的序列，这是不隐藏的置换密码。给定序列的类型，其余的信息泄漏按指数规律消失。
2014-08-25 cs.CR cs.IT math.IT
Randomness Evaluation of a Genetic Algorithm for Image Encryption: A Signal Processing Approach
本文提出了一种用于图像保密通信的分组密码的随机性评估方法。GFHT密码是一种遗传算法，它结合了基因融合（GF）和水平基因转移（HGT），两者都是从细菌的抗生素耐药性中得到的启发。对称加密密钥由四对染色体和多层随机序列组成。加密由单个块中的主要密钥代理的GF开始，然后HGT执行混淆，其中基因是像素，染色体是行和列。从图像散列值中提取的Salt用于实现一次性密码本（OTP）方案，因此一个像素的修改生成不同的加密密钥，而不改变主密码短语或密钥。因此，实现了99%的极端雪崩效应。基于随机矩阵理论、功率谱密度、雪崩效应、二维自相关、像素随机性检验和卡方假设检验的随机性评价表明，加密图像具有均匀白噪声的统计特性，实验结果验证了理论模型的正确性。与混沌遗传密码的性能比较表明了GFHT算法的优越性。
2020-08-09 cs.CR cs.NE
Do AES encryptions act randomly?
高级加密标准（AES）是目前公认的最重要的分组密码算法。AES的这种高保证是由其对十年广泛密码分析的抵抗力给出的，该密码分析没有显示出任何弱点，甚至没有任何偏离随机排列预期的统计行为。只有简化版本的密码已被破解，但它们通常不被实现。在本文中，我们建立了一个区分攻击的AES，利用一种新的密码嵌入的属性。通过我们的攻击，我们给出了一些统计证据，表明AES- $128$置换集作用于消息空间的方式与作用于同一空间的随机置换集的方式显著不同。虽然我们觉得，更多的计算实验，独立的第三方，以验证我们的统计结果，我们表明，非随机行为是相同的，我们会预测使用我们的嵌入的属性。实际上，嵌入降低了AES轮的非线性，因此AES迭代平均而言倾向于保持在大空间中构造的低秩矩阵的低秩。我们的攻击需要$2^{23}$明文-密文对，并且开销相当于$2^{48}$开销。我们希望我们的攻击也适用于AES- $192$和AES- $256$，初步实验证实。
2010-11-11 cs.CR cs.IT math.IT
DeepKeyGen: A Deep Learning-based Stream Cipher Generator for Medical Image Encryption and Decryption
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Institute of Electronic and Information Engineering of UESTC in Guangdong（电子科技大学广东电子信息工程研究院）；University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）
对医学图像加密的需求日益明显，例如为了保护患者的医学成像数据的隐私。本文提出了一种新型的基于深度学习的密钥生成网络（DeepKeyGen）作为流密码生成器来生成私钥，然后可以将其用于医学图像的加密和解密。在DeepKeyGen中，采用生成对抗网络（GAN）作为学习网络来生成私钥。此外，还设计了变换域（表示要生成的私钥的“风格”）来指导学习网络实现私钥的生成过程。DeepKeyGen的目标是学习如何将初始图像传输到私钥的映射关系。我们使用三个数据集评估DeepKeyGen，即：蒙哥马利县胸部X射线数据集，超声臂丛神经数据集和BraTS18数据集。评估结果和安全性分析表明，所提出的密钥生成网络可以实现一个高级别的安全生成的私钥。
2020-12-21 cs.AI cs.CR cs.NE
Order-Revealing Encryption and the Hardness of Private Learning
Harvard University（哈佛大学）；Stanford University（斯坦福大学）
顺序揭示加密方案给出了一个公开的过程，通过该过程可以比较两个密文以揭示其底层明文的顺序。我们展示了如何使用顺序揭示加密来分离计算效率高的PAC学习有效的$(ε, δ)$-差分私人PAC学习。也就是说，我们构建了一个概念类，是有效的PAC学习，但每一个有效的学习者未能区别私人。这回答了Kasiviswanathan等人的问题（FOCS '08，SIAM J. Comput. '11）。为了证明我们的结果，我们给出了一个通用的转换，从一个顺序揭示加密方案到一个强正确的比较，这使得一致的比较密文没有得到任何消息的有效加密。我们认为，这一建设可能是独立的利益。
2015-05-03 cs.CC cs.CR cs.LG
Spiking Neurons with ASNN Based-Methods for the Neural Block Cipher
问题陈述：本文研究了人工脉冲神经网络（ASNN），该网络利用分组密码的数学模型将一组人工神经元连接起来。进行这项研究的目的是提出一种分组密码，其中密钥由ASNN随机生成，然后可以具有任何可变的块长度。这将表明私钥被保存并且不必被交换到通信信道的另一侧，因此它呈现了更安全的密钥调度过程。该过程使得能够更快地改变加密密钥，并且能够以高速实现网络级加密，而无需因式分解的麻烦。方法：分组密码是在公开密码体制中转换的，对暴力攻击的脆弱性较低，而且由于人工神经网络（ANN）结构将非线性传递到加密/解密过程中，因此能够抵御线性攻击。结果：本文提出了以脉冲神经元为基本单元的脉冲神经网络。SNN的定时被考虑，并且输出被编码为1和0，这取决于尖峰的出现或不出现，以及脉冲神经网络使用符号函数作为激活函数，并且呈现要调整的权重和滤波器系数，具有比经典神经网络更多的自由度。结论：因此，加密算法可以部署在数据传输最为关键的通信和安全应用中。因此本文提出了一种神经分组密码算法，其中密钥由SNN产生，种子被认为是产生双方密钥的公钥。因此，将来将对脉冲神经网络（SNN）对通信的影响进行新的研究。
2010-08-28 cs.CR cs.NE
Bi-serial DNA Encryption Algorithm(BDEA)
DNA分子中固有的巨大并行性、卓越的能源效率和非凡的信息正在被探索用于计算、数据存储和密码学。DNA密码学是密码学的一个新兴领域。本文设计了一种基于数字转换、DNA数字编码、PCR扩增的加密算法，能有效地防止攻击。通过数据处理将明文转换为密文，具有很好的安全性
2011-01-13 cs.CR math.NT
A Machine Learning-Based Framework for Assessing Cryptographic Indistinguishability of Lightweight Block Ciphers
Department of Computer Science, Texas A&M University（计算机科学系，德克萨斯A&M大学）
提出基于机器学习的MIND-Crypt框架，在已知明文攻击下评估SPECK32/64和SIMON32/64等轻量级分组密码的不可区分性，实验证明现有密码对ML评估具有安全性。
2025-04-30 cs.CR cs.LG
