2024年10月29日，中国科学院大学在玉泉路校区成功举办了以“弘扬科学家精神 发展密码事业”为主题的研究生学术论坛密码分论坛。来自中国科学院大学、中国科学技术大学、中国科学院信息工程研究所、中国科学院数学与系统科学研究院、北京电子科技学院等多个科研院所50余位师生参加论坛。
部分参会人员合影
国科大密码学院院长荆继武在致辞中表示，人工智能和数字时代的“密码”，不仅是未来生活的重大保障，还将影响经济发展等民生关键领域。荆继武向与会师生介绍了在老一辈科学家研究的基础上，密码学院前赴后继取得的科研成果。荆继武希望大家继续弘扬科学家精神，欢迎更多的同学参与到密码学研究中来，共同发展密码事业。
荆继武院长致辞
中国网络与信息安全领域资深专家、原中国科学院研究生院（国科大前身）信息安全国家重点实验室主任赵战生教授，受邀在论坛上作题为《回忆与思考》的弘扬科学家精神主题报告。赵战生详细回顾了从上世纪80年代至本世纪初，密码研究领域老一辈科学家艰苦奋斗的风雨历程。报告呈现了多位对团队发展有重大影响的教授学者的卓越贡献，同时充满了浓厚的家国情怀和使命担当。赵战生还带来了大量宝贵的历史资料在论坛现场展示，同学们纷纷表示被科学家精神激励感召。
赵战生作主题报告
国科大副教授、博士生导师郑昉昱作题为《融合AI加速器的密码实现技术》的特邀学术报告。报告介绍了AI加速器的基本概念和它们在人工智能及机器学习应用中的重要作用，详细阐述了两个技术方案——ConvKyber和DPad-HE的设计、实现和评估，展示了AI加速器在密码学领域的应用潜力和实际效果。
主题报告和特邀报告由国科大密码学院特别研究助理李顺主持。
郑昉昱作学术报告
在论文报告交流环节，中国科学院信息工程研究所在读博士生张仲毅分享了题为《Probabilistic Linearization: Internal Differential Collisions in up to 6 Rounds of SHA-3》，相关研究发表在CRYPTO 2024；中国科学院数学与系统科学研究院在读博士生罗横溢分享了《关于秩为2的模格同构问题的密码分析》，相关研究发表在ASIACRYPT 2024；中国科学院信息工程研究所在读博士生葛江峡分享了《更紧的单向隐藏(O2H)技术设计》，相关研究发表在ASIACRYPT 2024；中国科学院大学密码学院特别研究助理王建华分享了《面向内存安全的低时延算法设计》，相关研究发表在IACR Communications in Cryptology。论文报告环节由国科大密码学院副教授闫海伦主持。
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为进一步增加同学们对密码学不同研究方向的认识和交流，展现密码学领域的研究活力，此次论坛还现场展示了13份墙报和9个研究成果，与会师生充分就墙报展示内容展开讨论。通过线下展示和投票评选，本次论坛共评选出2个优秀论文报告和 4个优秀墙报。由国科大密码学院教工支部书记孙思维和密码学院教工支部副书记郑昉昱分别为获奖同学颁发证书。密码分论坛主席闫海伦和张志宇为论坛优秀工作者颁发纪念证书。
密码是国家重要战略资源，是保障网络与信息安全的核心技术和基础支撑。密码工作是党和国家的一项特殊重要工作，直接关系国家政治安全、经济安全、国防安全和信息安全。本次论坛也是密码学院教工支部成立后首次主题党日活动，全体党员参加了赵战生报告会，是党建业务同向同行的重要探索。
墙报交流区域
优秀报告获奖者与颁奖人合影
优秀墙报获奖者与颁奖人合影
优秀工作者与颁奖人合影
2024年9月，国科大密码学院博士生边毅，在IEEE Transactions on Computers (TC) 期刊发表了题为“AsyncGBP+: Bridging SSL/TLS and Heterogeneous Computing Power with GPU-based Providers”的研究论文，通信作者为郑昉昱副教授。该论文提出了一种基于GPU的高性能异构密码学加速框架，通过对密码原语的数据依赖性进行分析，设计了三种不同的工作模式，并实现了对后量子密码算法的加速支持。该研究工作得到国家重点研发计划（2022YFB3103301）的支持。
Abstract：The rapid evolution of GPUs has emerged as a promising solution for accelerating the worldwide used SSL/TLS, which faces performance bottlenecks due to its underlying heavy cryptographic computations. Nevertheless, substantial structural adjustments from the parallel mode of GPUs to the serial mode of the SSL/TLS stack are imperative, potentially constraining the practical deployment of GPUs. In this paper, we propose AsyncGBP+, a three-level framework that facilitates the seamless conversion of cryptographic requests from synchronous to asynchronous mode. We conduct an in-depth analysis of the OpenSSL provider and cryptographic primitive features relevant to GPU implementations, aiming to fully exploit the potential of GPUs. Notably, AsyncGBP+ supports three working settings (offline/online/hybrid), finely tailored for various public key cryptographic primitives, including traditional ones like X25519, Ed25519, ECDSA, and the quantum-safe CRYSTALS-Kyber. A comprehensive evaluation demonstrates that AsyncGBP+ can efficiently achieve an improvement of up to 137.8× compared to the default OpenSSL provider (for X25519, Ed25519, ECDSA) and 113.30× compared to OpenSSL-compatible liboqs (for CRYSTALS-Kyber) in a single-process setting. Furthermore, AsyncGBP+ surpasses the current fastest commercial-off-the-shelf OpenSSL-compatible TLS accelerator with a 5.3× to 7.0× performance improvement.
论文信息：Yi Bian, Fangyu Zheng, Yuewu Wang, Lingguang Lei, Yuan Ma, Tian Zhou, Jiankuo Dong, Guang Fan, Jiwu Jing, “AsyncGBP+: Bridging SSL/TLS and Heterogeneous Computing Power with GPU-based Providers” in IEEE Transactions on Computers. Doi: 10.1109/TC.2024.3477987 (CCF-A)
一、论坛时间
2024年10月29日 9:00-17:00
二、论坛地点
中国科学院大学（玉泉路校区），办公楼第一会议室
三、致辞
荆继武 中国科学院大学教授，密码学院院长
四、活动议程
1.报告题目：回忆与思考
报告人：赵战生
报告人简介：赵战生教授，中国网络与信息安全领域资深专家，曾任中国科学技术大学研究生院（现中国科学院大学）信息安全国家重点实验室主任。曾获得国家科技进步一等奖一项（1992年）、二等奖三项（1988年、1996年、2000年），以及国家有关部委科技进步奖一等奖一项（1996年）、二等奖两项（1997年、1999年）等奖项。2023年，在国科大推动并捐赠设立“信息安全虎符奖学金”，以奖励网络空间安全学院和密码学院两个人才培养基地品学兼优的学子。
2.报告题目：融合AI加速器的密码实现技术
报告人：郑昉昱
报告人简介：郑昉昱，中国科学院大学副教授，博士生导师，长期从事密码应用、密码测评技术、网络与系统安全等领域技术研究工作，在CCS、CHES、ACSAC、ESORICS、TIFS、TC等国内外知名会议/期刊累计发表近50余篇，编写《密码软件实现与密钥安全》《商用密码应用与安全性评估》两本专著，主持多项国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金项目、CCF-腾讯犀牛鸟基金，CCF-蚂蚁基金，获得党政密码科技进步三等奖，主持/参与密码国家/行业标准制定10余项，包括GB/T 37902、GB/T 39786等
3.报告题目：Probabilistic Linearization: Internal Differential Collisions in up to 6 Rounds of SHA-3
报告人：张仲毅
报告人简介：张仲毅，中国科学院信息工程研究所在读博士生，研究方向为Sponge结构哈希函数的安全性分析。针对SHA-3的碰撞攻击，提出“条件内部差分攻击”方法，创造SHAKE256的4轮和5轮碰撞攻击记录，刷新4轮SHA3-512的碰撞攻击记录，相关结果发表在EUROCRYPT 2023；提出“概率线性化”等方法，改进Shamir等人提出的目标内部差分算法，创造5轮SHA3-384和6轮SHAKE256的碰撞攻击记录，相关结果发表在CRYPTO 2024。
论文发表：CRYPTO 2024
4.报告题目：关于秩为2的模格同构问题的密码分析
报告人：罗横溢
报告人简介：罗横溢，中国科学院数学与系统科学研究院2023级直博生，主要研究方向为格密码，特别是格同构问题的分析与构造，以及带结构格上困难问题的分析。在ASIACRYPT发表论文两篇，其中一篇获ASIACRYPT 2023最佳论文奖。
论文发表：ASIACRYPT 2024
5.报告题目：更紧的单向隐藏(O2H)技术设计
报告人：葛江峡
报告人简介：葛江峡，中国科学院信息工程研究所在读博士生，主要关注后量子公钥加密方案通用构造的理论安全性分析，相关工作发表在CRYPTO、ASIACRYPT、PKC等密码顶会上。
论文发表：ASIACRYPT 2024
6.报告题目：面向内存安全的低时延算法设计
报告人：王建华
报告人简介：王建华，中国科学院大学密码学院特别研究助理（博士后），合作导师为孙思维教授。主要研究方向为对称密码算法的设计与分析，尤其在低时延对称算法设计和自动化分析领域具有丰富经验。相关研究成果已发表于密码学会议ASIACRYPT和期刊IACR Communications in Cryptology上。
论文发表：IACR Communications in Cryptology
论坛主席
闫海伦 张志宇
委员
王鹏 孙思维 郑昉昱 刘国珍 李顺 牛钟锋 王建华
车安达 顾慧棒 胡娜 龙重余 秦臻 孙昕 薛涵
主办单位
中国科学院大学
承办单位
中国科学院大学党委学生工作部
中国科学院大学密码学院
中国科学院大学密码学院教工党支部
国科大密码学院博士生边毅，针对数论变换非友好型格密码算法的优化实现技术开展研究。在30th International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS 2024)发表了题为“TensorPolyMul: Accelerating Polynomial Multiplication in NTT-unfriendly Lattice-based Cryptography Using Tensor Cores”的研究论文。2024年10月，边毅参加了ICPADS 2024国际会议，并在此会议上就该项研究工作进行了全英文汇报。
Abstract：The urgent demand for computing power in Artificial intelligence (AI) technology has driven the rapid development of dedicated accelerators. Meanwhile, the threat posed by quantum computing to traditional public-key cryptography has prompted the emergence of post-quantum algorithms, such as lattice-based cryptography. However, performance issues with these algorithms have raised concerns within the industry about the transition to quantum-safe solutions. In this paper, we propose a novel universal framework for NTT-unfriendly lattice-based post-quantum algorithms, leveraging NVIDIA’s AI accelerator Tensor Core to address this challenge. By employing techniques such as polynomial matrixization and multi-precision representation, we effectively transform the primary workload (i.e., polynomial multiplication) into a series of small coefficient matrix multiplications that can be directly accelerated by Tensor Cores. This approach effectively bridges the gap between typical Tensor Core workloads and the core workloads of lattice-based post-quantum cryptography. As a case study, we implemented a prototype called TensorPolyMul to provide an implementation of Saber, a quantum-safe Key Encapsulation Mechanism (KEM). The experiments showcase that TensorPolyMul surpasses the state-of-the-art Tensor Core-based work, achieving remarkable speed-ups of 1.53×, 1.33×, 1.62×, and 1.22× for Inner Product, MatrixVecMul, Encaps, and Decaps, respectively.
论文信息：Yi Bian, Fangyu Zheng, and Jiwu Jing: “TensorPolyMul: Accelerating Polynomial Multiplication in NTT-unfriendly Lattice-based Cryptography Using Tensor Cores,” in International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS 2024).
近日，由国家密码管理局指导、中国密码学会主办的第四届全国密码科普竞赛决赛在内蒙古呼和浩特落下帷幕。由中国科学院大学（以下简称“国科大”）密码学院教授孙思维指导，研究生车安达、吕锐曦、赵翔正组成的UCASOC团队获二等奖。
获奖作品为《基于杂凑函数的抗量子攻击数字签名》，该作品介绍了基于杂凑函数的数字签名的基本原理和常见算法，这类数字签名方案的优势在于安全性仅依赖于底层杂凑函数的抗原像攻击强度，可以有效抵抗量子攻击。
本届全国密码科普竞赛有来自全国81个密码相关单位251支团队的270件作品参赛。经过形式审查、网络初评、大众评审和终评，最终决赛评选出一等奖2项、二等奖22项和三等奖93项。
