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基于SM4算法的白盒密码视频数据共享系统

吴震 白健 李大双 李斌 曾兵 张正强

吴震, 白健, 李大双, 等 . 基于SM4算法的白盒密码视频数据共享系统[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(9): 1660-1669. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0080
引用本文: 吴震, 白健, 李大双, 等 . 基于SM4算法的白盒密码视频数据共享系统[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(9): 1660-1669. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0080
WU Zhen, BAI Jian, LI Dashuang, et al. White-box cryptographic video data sharing system based on SM4 algorithm[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(9): 1660-1669. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0080(in Chinese)
Citation: WU Zhen, BAI Jian, LI Dashuang, et al. White-box cryptographic video data sharing system based on SM4 algorithm[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(9): 1660-1669. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0080(in Chinese)

基于SM4算法的白盒密码视频数据共享系统

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0080
基金项目: 

国家重点研发计划 2016YFC0801004

详细信息
    作者简介:

    吴震  女,硕士,高级工程师。主要研究方向:多媒体通信、网络信息安全技术

    白健  男,硕士,高级工程师。主要研究方向:密码算法、区块链技术

    李大双  男,博士,研究员。主要研究方向:密码算法、网络通信技术

    李斌  男,硕士,高级工程师。主要研究方向:网络信息安全技术、人工智能技术

    曾兵  男,硕士,高级工程师。主要研究方向:密码技术、信息安全技术

    张正强  男,工程师。主要研究方向:网络信息安全

    通讯作者:

    吴震.E-mail:wuzhen@30kt.com

  • 中图分类号: TN918.91

White-box cryptographic video data sharing system based on SM4 algorithm

Funds: 

National Key R & D Program of China 2016YFC0801004

More Information
  • 摘要:

    基于SM4算法的白盒密码视频数据共享系统是一种保障监控视频数据跨级跨域共享安全的系统,提出了一种基于国密SM4算法的白盒密码实现方式,并分析了算法的安全性,解决了SM4算法在非信任硬件环境中的安全运行问题。研制了基于后台权限控制机制的视频数据安全共享软件系统,包括共享数据上传/下载、共享审核、数据白盒加密处理、访问控制、基于白盒密码算法的共享视频解密播放器,实现了视频数据共享全过程的安全管控。搭建了实验环境,对所提系统进行了功能性能实验。实验结果表明,所提系统功能性能满足设计要求。

     

  • 图 1  SM4算法整体结构

    Figure 1.  Overall structure of SM4 algorithm

    图 2  白盒密钥表生成模块构成

    Figure 2.  White-box key table generation module composition

    图 3  白盒加解密算法框架

    Figure 3.  White-box encryption and decryption algorithm framework

    图 4  合成变换

    Figure 4.  Synthetic transform

    图 5  软件模块关系

    Figure 5.  Software module relationship

    图 6  视频审核流程

    Figure 6.  Video audit flowchart

    图 7  实验设备部署图

    Figure 7.  Experimental equipment deployment diagram

    图 8  视频数据共享系统功能实验操作流程

    Figure 8.  Experimental operation process of video data sharing system function

    图 9  白盒加密性能测试结果输出

    Figure 9.  White-box encryption performance test result output

    表  1  白盒加密算法速率实验值

    Table  1.   Experimental value of white-box encryption algorithm rate

    编号 加密数据量/Gbit 加密时间/s 加密速率/(Gbit·s-1)
    1 1 0.923 1.08
    2 1 0.943 1.06
    3 1 0.901 1.10
    下载: 导出CSV

    表  2  SM4加密算法速率实验值

    Table  2.   Experimental value of SM4 encryption algorithm rate

    编号 加密数据量/Gbit 加密时间/s 加密速率/(Gbit·s-1)
    1 1 0.840 1.190
    2 1 0.825 1.212
    3 1 0.836 1.196
    下载: 导出CSV
  • [1] 中华人民共和国公安部.公共安全视频监控联网信息安全技术要求: GB 35114-2017[S].北京: 中国标准出版社, 2017: 4-5.

    Ministry of Public Security of the PRC.Technical requirements for information security of video surveillance network system for public security: GB 35114-2017[S].Beijing: China Standard Press, 2017: 4-5(in Chinese).
    [2] COLLBERG C, NAGRA J.软件加密与解密[M].崔孝晨, 译.北京: 人民邮电出版社, 2012: 5-6. https://www.ituring.com.cn/book/795

    COLLBERG C, NAGRA J.Surreptitious software:Obfuscation, watermarking, and tamperproofing for software protection[M].CUI X C, translated.Beijing:Posts & Telecom Press, 2012:5-6(in Chinese). https://www.ituring.com.cn/book/795
    [3] ANDERSON R, KUHN M.Low cost attacks on tamper resistant devices[C]//Security Protocols 1997.Berlin: Springer, 1997: 125-136. https://www.zhangqiaokeyan.com/open-access_resources_thesis/0100056189752.html
    [4] BIHAM E, SHAMIR A.Differential fault analysis of secret key cryptosystems[C]//17th Annual International Cryptology Conferenceon Advances in Cryptology.Berlin: Springer, 1997: 513-525. https://www.researchgate.net/publication/2269851_Differential_Fault_Analysis_of_Secret_Key_Cryptosystems
    [5] BIHAM E, SHAMIR A.Power analysis of the key scheduling of the AES candidates[C]//2nd AES Candidate Conference, 1999: 22-23. https://www.researchgate.net/publication/239666203_Power_Analysis_of_the_Key_Scheduling_of_the_AES_Canditates
    [6] BONEH D, DEMILLO R A, LIPTON R J.On the importance of eliminating errors in cryptographic computations[J].Journal of Cryptology, 2001, 14(2):101-119. http://cn.bing.com/academic/profile?id=ad6745446d405cc4eb435a2b80948861&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [7] CHOW S, EISEN P, JOHNSON H, et al.White-box cryptography and an AES implementation[C]//Cryptography-SAC 2002.Berlin: Springer, 2002: 250-270. doi: 10.1007/3-540-36492-7_17
    [8] 周洁, 白健.基于余数系统的SM2签名算法的白盒实现[C]//中国密码学会2017年会, 2017: 71-73.

    ZHOU J, BAI J.White box implementation of the SM2 signature algorithm based on the remainder system[C]//Chinese Association for Cryptologic Research 2017 Annual Meeting, 2017: 71-73(in Chinese).
    [9] 潘文伦, 秦体红, 贾音, 等.对两个SM4白盒方案的分析[J].密码学报, 2018, 5(6):651-670.

    PAN W L, QIN T H, JIA Y, et al.Analysis of two SM4 white box scenarios[J].Journal of Cryptologic Research, 2018, 5(6):651-670(in Chinese).
    [10] CHOW S, EISEN P, JOHNSON H, et al.A white-box DES implementation for DRM applications[C]//Digital Rights Management-DRM 2002.Berlin: Springer, 2003: 1-15.
    [11] XIAO Y Y, LAI X J.White-box crytography and implementation of SMS4[C]//Proceedings of the 2009 CACR Annual Meeting.Beijing: Science Press, 2009: 24-34.
    [12] BILLET O, GILBERT H, ECH-CHATBI C.Cryptanalysis of a white box AES implementation[C]//Selected Areas in Cryptography-SAC 2004.Berlin: Springer, 2005: 227-240.
    [13] 国家密码管理局.SM4分组密码算法: GM/T 0002-2012[S].北京: 中国标准出版社, 2012. http://www.doc88.com/p-5037490963262.html

    State Cryptography Administration Office of Security Commercial Code Administration.SM4 block cipher algorithm: GM/T 0002-2012[S].Beijing: China Standard Press, 2012(in Chinese). http://www.doc88.com/p-5037490963262.html
    [14] 国家密码管理局.信息安全技术SM4分组密码算法: GB/T 32907-2016[S].北京: 中国标准出版社, 2016. http://www.doc88.com/p-6406486835803.html

    State Cryptography Administration Office of Security Commercial Code Administration.Information security technology-SM4 block cipher algorthm: GB/T 32907-2016[S].Beijing: China Standard Press, 2016(in Chinese). http://www.doc88.com/p-6406486835803.html
    [15] 吕述望, 苏波展, 王鹏, 等.SM4分组密码算法综述[J].信息安全研究, 2016(11):995-1007. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XAQY201611005.htm

    LU S W, SU B Z, WANG P, et al.Overview on SM4 algorithm[J].Journal of Information Security Research, 2016(11):995-1007(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XAQY201611005.htm
    [16] 国家密码管理局.SM3密码杂凑算法: GM/T 0004-2012[S].北京: 中国标准出版社, 2012. http://www.doc88.com/p-9953839177988.html

    State Cryptography Administration Office of Security Commercial Code Administration.SM3 cryptographic hash algorithm: GM/T 0004-2012[S].Beijing: China Standard Press, 2012(in Chinese). http://www.doc88.com/p-9953839177988.html
    [17] MICHIELS W, GORISSEN P, HOLLMANN H D L.Cryptanalysis of a generic class of white-box implementations[C]//The Selected Areas in Cryptography.Berlin: Springer, 2009: 414-428.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-03
  • 录用日期:  2020-03-27
  • 网络出版日期:  2020-09-20

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