“基礎(chǔ)理論研究需要花苦功夫和坐得住‘冷板凳’。經(jīng)過將近10年的研究積累，我們提出了復(fù)雜敵手攻擊下的安全模型定義新方法和安全性證明新理論，設(shè)計了系列安全高效的可擴展多功能密碼方案?！?span>國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、國務(wù)院學(xué)位委員會網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科評議組成員、暨南大學(xué)副校長翁健說。

4月15日，在全省科技創(chuàng)新大會上，翁健牽頭完成的“復(fù)雜用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)安全理論與方法”項目獲2021年度廣東省自然科學(xué)一等獎。未來，該項目將繼續(xù)深化抗量子計算攻擊的數(shù)據(jù)安全保護方面的研究，特別是重點爭取在抗量子計算攻擊的密碼學(xué)方面取得更多突破，為國家的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全保駕護航。

翁健。受訪者供圖

開創(chuàng)條件代理重加密的研究新領(lǐng)域

在數(shù)字經(jīng)濟時代，人們在享受便利的同時，如何保障數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全？這與密碼技術(shù)密不可分，小到手機支付，大到國家安全，其背后都有密碼技術(shù)的“保駕護航”。密碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)空間安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，與核技術(shù)、航天技術(shù)并稱為“國家安全三大支撐技術(shù)”。

翁健從事的研究方向，正是密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間安全。在近20年的研究工作中，他在思考：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)安全保護面臨的用戶環(huán)境越來越復(fù)雜，新的攻擊方式不斷涌現(xiàn)，攻擊策略復(fù)雜多變，攻擊能力越來越強；用戶對數(shù)據(jù)安全保護的功能需求多種多樣；數(shù)據(jù)安全保護方案的效率要求也越來越高，如何更好地保護數(shù)據(jù)的安全性？

“復(fù)雜用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)安全理論與方法”項目因此開展?！巴ㄋ讈碚f，該項目主要研究和設(shè)計安全性更強、功能更豐富、效率更高的密碼方案，以更好地保護數(shù)據(jù)的安全性?！蔽探〗榻B道。

經(jīng)過將近10年的研究積累，該項目提出了復(fù)雜敵手攻擊下的安全模型定義新方法和安全性證明新理論，設(shè)計了系列安全高效的可擴展多功能密碼方案。由于在密碼學(xué)領(lǐng)域取得的突出科研成果，翁健獲得了中國密碼學(xué)會首屆密碼創(chuàng)新獎，還先后應(yīng)邀在兩屆中國密碼學(xué)會年會上作大會特邀報告。

“我們提出了單邊可公開打開可提取基于身份加密的新原語，構(gòu)造了國際上首個可以同時抵抗選擇密文攻擊和選擇打開攻擊的基于身份加密方案，解決了選擇打開攻擊研究領(lǐng)域的一個公開問題。”翁健介紹，該項目開創(chuàng)了條件代理重加密的研究新領(lǐng)域，為支持細(xì)粒度訪問控制的安全數(shù)據(jù)共享提供了技術(shù)手段；提出了同態(tài)加密認(rèn)證碼的密碼學(xué)新原語，設(shè)計了可驗證計算的新方法，給出了將屬性加密無縫升級到解密結(jié)果可驗證的通用框架，實現(xiàn)了可驗證同態(tài)加密的通用構(gòu)造方法，在保障數(shù)據(jù)機密性的同時實現(xiàn)了計算結(jié)果正確性的驗證。

做科研要坐得住“冷板凳”

回顧項目的研究歷程，翁健感慨良多。“基礎(chǔ)理論研究需要花苦功夫和坐得住‘冷板凳’，需要一步一步去攻克安全模型刻畫、方案構(gòu)造、安全性證明等過程中的難點，中間會遇到各種挫折和失敗，這時候特別需要沉得住氣，不能因為中間的失敗而氣餒或者放棄，需要持之以恒。”

他介紹，在開展項目研究過程中，團隊面臨3個重點難點問題：如何準(zhǔn)確刻畫復(fù)雜環(huán)境下敵手的攻擊行為和密碼方案的安全目標(biāo)，合理定義相應(yīng)的安全模型？如何構(gòu)造滿足復(fù)雜環(huán)境用戶需求的可擴展多功能密碼方案？如何設(shè)計高效率的密碼方案，并給出緊致性安全證明？

其中，研究如何設(shè)計密文長度固定的并行密鑰隔離加密這一問題，讓翁健印象深刻。

在讀博期間，翁健就瞄上了這一問題展開研究，從早到晚都泡在實驗室，不斷嘗試設(shè)計各種方案。但直到博士畢業(yè)，他都無法設(shè)計出成功的方案。

畢業(yè)后到了新加坡從事研究，翁健還是心有不甘，一直惦記著要解決這一問題。有一天深夜，他從實驗室步行回家的路上，突然下起大雨，雨水打在頭上，他卻渾然不覺，還在雨中邊走邊思考方案的構(gòu)造，想到了一種利用某種密碼原語來通用構(gòu)造方案的嘗試方法。到了家里，顧不上換掉早已濕透的衣服，他拿起紙筆就開始推算方案和嘗試安全性證明。“雖然一個通宵下來，最終發(fā)現(xiàn)安全性證明通不過，但是那種出現(xiàn)解決問題曙光帶來的欣喜，讓人經(jīng)久難忘?！?翁健回憶道。

后來，翁健回國，到暨大工作。有一天開實驗室組會，他在給同學(xué)們講解如何提出新密碼學(xué)原語和進行安全性分析時，突然間發(fā)現(xiàn)利用一種新的密碼原語與密鑰聚合相結(jié)合的巧妙方法，竟然有望得出通用的構(gòu)造方法。他立即將這一想法記下來，接下來幾天和團隊老師一起反復(fù)設(shè)計和推演，最終成功設(shè)計出了構(gòu)造密文長度固定的并行密鑰隔離加密方案的通用方法，并給出了具有緊致歸約性質(zhì)的安全性證明。利用他們的通用方法，還可以進一步得到可抵抗量子計算攻擊且密文長度固定的基于格的并行密鑰隔離加密方案。

翁健帶領(lǐng)團隊成員開展學(xué)術(shù)研討。受訪者供圖

“一個困擾了我6年多的問題，終于得到了解決，真有一種‘眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在燈火闌珊處’的感覺?！蔽探≌f，科研工作的魅力正在于此，與團結(jié)奮進的團隊一起在自己感興趣的研究領(lǐng)域攻堅克難，會有滿滿的成就感。

將深化抗量子計算攻擊的數(shù)據(jù)安全保護研究

“科研工作要‘頂天立地’，既面向國家重大戰(zhàn)略需要,努力做到理論技術(shù)上有創(chuàng)新和突破,又努力解決好實際問題，將理論成果產(chǎn)業(yè)化?！蔽探〗榻B，這些年，除了在三大密碼學(xué)頂級會議和IEEE匯刊等發(fā)表系列高質(zhì)量論文，團隊還獲得授權(quán)國家發(fā)明專利30多件，牽頭或參與制定國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項，獲得軟件著作權(quán)12項。特別是與廣州芳禾數(shù)據(jù)有限公司合作研發(fā)出數(shù)據(jù)安全與隱私計算平臺，有效實現(xiàn)“原始數(shù)據(jù)不出域，數(shù)據(jù)可用不可見，數(shù)據(jù)可控可計量”，助力政府、機構(gòu)、企業(yè)等各類客戶解決數(shù)據(jù)流通過程中的安全和隱私保護問題，釋放數(shù)據(jù)要素價值，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟和社會效益。

未來，翁健團隊還將繼續(xù)深化抗量子計算攻擊的數(shù)據(jù)安全保護方面的研究，特別是重點在抗量子計算攻擊的密碼學(xué)方面取得更多突破。

“近年來，隨著量子計算機的研制不斷取得進展，量子計算給傳統(tǒng)公鑰密碼學(xué)帶來了嚴(yán)峻的威脅。”翁健介紹，抗量子密碼學(xué)是指能夠抵抗量子計算機對現(xiàn)有密碼算法攻擊的新一代密碼算法。接下來，團隊將繼續(xù)研究抗量子計算攻擊的新型密碼學(xué)，特別是力爭在考慮量子計算攻擊的安全模型定義新方法、基于格的多功能密碼方案構(gòu)造與緊致歸約安全性證明新理論等方面取得更多新突破。

翁健是科研工作者，也是教育工作者。自2018年以來，他帶領(lǐng)團隊自主培養(yǎng)了1名國家杰青和3名國家優(yōu)青，使暨大成為國內(nèi)密碼學(xué)領(lǐng)域國家杰青和國家優(yōu)青人才數(shù)量最多的高校之一。作為主要牽頭人，翁健推動暨大在國內(nèi)較早開設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)，去年又獲批了密碼科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。他還帶領(lǐng)暨大網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院獲批了網(wǎng)絡(luò)空間安全一級學(xué)科博士點、全國首批網(wǎng)絡(luò)空間安全博士后科研流動站、網(wǎng)絡(luò)安全檢測與防護技術(shù)國家地方聯(lián)合工程中心等高水平學(xué)科和科研平臺。

“密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全是守護人民安全和國家安全的核心技術(shù)，培養(yǎng)這方面的人才，更要將學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)與愛國情懷培養(yǎng)緊密結(jié)合在一起。”翁健說，希望培養(yǎng)具有家國情懷、服務(wù)國家戰(zhàn)略、理論與實踐能力并重的密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全人才，一起守護國家的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全。

【記者】馬立敏

【通訊員】李偉苗

【作者】 馬立敏

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