《利用PUFs無損壓縮實現信息安全的方法研究》是依託東南大學，由李冰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：利用PUFs無損壓縮實現信息安全的方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李冰
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
物聯網大數據時代要求信息能夠高效、安全的存儲和傳輸。採用壓縮技術可以減少數據量，提高存取效率；採用加密技術可以加密信息，保障信息安全。因為熵趨向的不同，傳統研究大都將信息安全與高效存取分為兩個獨立的研究領域。本項目將兩者進行算法級結合研究，旨在研究一種基於硬體平台的安全、高效的透明存取方法：採用物理不可克隆函式（PUFs）的硬體“指紋”進行高可靠性和高安全性的身份認證；通過類哈夫曼編碼，使用與PUFs相關聯的硬體專用數據無損壓縮加密方法，同步完成數據無損壓縮和加密；利用制約競爭碼的特徵序列動態維護PUFs 資料庫，保障PUFs的高可靠性。本項目提出的建立在PUFs無損壓縮技術上的信息安全新方法符合大數據時代高效存取數據的要求，可以做為現有信息安全技術的一種補充。通過對兩個領域的交叉研究，解決由此帶來的關鍵問題，完善具體的研究方法。無損壓縮已普遍使用，但該方法鮮見報導、具有廣泛的套用前景。
結題摘要
本課題針對物聯網大數據時代對於信息能夠高效、安全的存儲和傳輸的要求，對數據加密和壓縮兩者算法級的結合進行了研究，研究完成一種基於硬體平台的安全、高效的透明存取方法：採用物理不可克隆函式（PUFs）的晶片硬體“指紋”進行高可靠性和高安全性的身份認證；通過類哈夫曼編碼，使用與PUFs相關聯的硬體專用數據無損壓縮加密方法，同步完成數據無損壓縮和加密；利用制約競爭碼的特徵序列動態維護PUFs 資料庫，保障PUFs的高可靠性。主要完成以下五個方面的工作：1、研究了一種可以廣泛適用於現存的弱 PUFs 的通用弱PUFs 隨機數節點查找機制，使其在與加密算法結合套用中具有更高的安全性。2、基於現有的算法，使用上述用弱PUFs隨機數節點查找機制中產生的隨機數，對PUFs的認證節點的輸出進行簡單加密，隱藏其輸出與節點地址的關係。3、研究了一種動態的抗老化機制及其低成本實施方法，通過制約競爭碼（Restrict Race Code，RRC）特徵序列對資料庫進行動態更新，以達到抗老化的目的。4、通過大量樣本壓縮測試，分析影響無損壓縮效率的相關參數，獲得一種基於硬體平台的壓縮率、壓縮效率和加密等級綜合最優的無損壓縮加密方法。5、搭建了軟硬體攻擊平台，使用了相應攻擊方式對算法進行攻擊，並進行算法最佳化，保證系統的安全性。以上五項研究內容的有效性，得到了豐富的實驗結果的驗證。本研究團隊，在國內外學術期刊和國際學術會議上發表相關論文 18 篇，其中被SCI收錄7 篇次，EI 收錄11 篇次；申請國家發明專利 18項，其中授權8項；培養3名博士研究生，16名碩士生。總之，本研究本課題提出的建立在PUFs無損壓縮技術上的信息安全新方法符合大數據時代高效存取數據的要求，不僅在理論上完了成對無損壓縮算法以及 PUFs 有關算法的研究，提出了一種利用 PUFs 無損壓縮實現高效數據存取的信息安全方法，還搭建了專用壓縮算法的板級測試平台，建立了基於PUFs 的安全性研究的試驗測試資料庫。可以作為現有信息安全技術的一種補充，在不影響原有加密方法和密級的情況下，提高信息安全程度，具有廣泛的套用前景。
