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唐 明

空天信息安全与可信计算教育部重点实验室

武汉大学 计算机学院

我的简介

唐明,女,1976年出生,博士,武汉大学计算机学院副教授。 主要从事密码学和信息安全领域的教学科研工作,并在演化密码芯片、密码芯片的侧信道分析与防护等方面作出了一些有特色的研究成果。 目前主要的研究兴趣包括:密码芯片安全设计、轻量化侧信道防护方法研究、系统级侧信道安全性研究等。

教育经历

1995-1999年,武汉大学,计算机学院,本科/工学学士学位。

2000-2003年,武汉大学,计算机学院,信息安全专业研究生,获硕士学位。师从张焕国教授。

2004-2007年,武汉大学,计算机学院,信息安全专业博士研究生,获博士学位。师从张焕国教授。

工作经历

2004-2007,武汉大学,计算机学院,讲师。

2008-至今,武汉大学,计算机学院,副教授。

2010年,在澳大利亚Wollongong大学信息安全中心从事研究员工作,期间合作完成澳洲ARC项目一项,主要负责其中智能卡物理安全方面的研究工作。

教学活动

本科生课程

计算机安全保密

-授课对象:
计算机科学与技术专业,三年级

-课程简介:

本课程的主要教学目的是使学生掌握计算机安全技术的基础知识,了解信息安全多个方面的基础知识和当前较常用的信息安全技术, 并能将计算机安全保密技术和理论知识运用于安全设计的实践,分析和解决实际问题,提高实践技能。

-课程要求:

  1. 通过学习计算机安全保密基础课程,使学生对信息安全技术的发展概况有全面了解,并明确计算机安全保密的研究对象、研究方法及其理论体系;
  2. 掌握信息安全中保密技术的基本概念、基本原理;
  3. 使学生系统掌握密码学、操作系统安全、数据库安全、防火墙原理和计算机病毒等技术;
  4. 培养学生运用计算机安全保密技术,根据基础理论分析和解决实际问题。

密码学

-授课对象:
信息安全专业,三年级

-课程简介:

本课程主要讲授密码学的基本理论和密码应用技术。通过学习本课程学生将能掌握密码学的基本原理,国内外典型密码算法,密码的应用技术。 通过课程的配套试验训练,学生将掌握典型密码应用系统的软件开发能力。

-课程要求:

要求学生通过学习本课程学生掌握密码学的基本原理,国内外典型密码算法,密码的应用技术。通过课程的配套试验训练,掌握典型密码应用系统的软件开发能力。

密码学课程设计

-授课对象:
信息安全专业,三年级

-课程简介:

在学生进行完密码学理论课程学习后,开设课程设计这门课,目的在于使学生更深入理解密码学理论的应用和相关知识。在规定实验的基础上,适当增加灵活性较大的开放性实验, 鼓励并引导学生向更多信息安全应用领域设计使用密码学知识,无论从学生的科研素质培养还是动手能力锻炼上都是一个较大的提高。

-课程要求:

  1. 不同密码体制算法的设计实现与测试;要求学生熟悉不同密码体制基本原理和具体算法细节,掌握程序设计方法,重点掌握不同密码体制间的算法区别和应用区别。
  2. 多种密码体制算法的融合实验;要求学生在实验1的基础上更深入理解不同密码体制算法的应用区别,并在一个更大的应用实验中,掌握不同密码体制算法的特点,充分发挥每种算法的优势。
  3. 选择一种应用领域对密码学知识进行开放式设计;要求学生对信息安全应用领域有基本的认识,掌握至少一种应用领域的需求,并作出相关的分析与设计,重点掌握这一应用中对密码学知识的需求,并设计完成相关内容。

研究生课程

密码学应用技术

-授课对象:
计算机以及信息安全专业,三年级

-课程简介:

本课程是信息安全专业硕士的专业课。开设本课程的目的是使学生了解并掌握密码学应用的基本概念与理论、常见应用环境中的密码算法实现与优化。

-课程要求:

  1. 密码学基本算法:包括经典分组对称密码算法、公钥密码算法、摘要算法,及其一般性的优化方法。
  2. 密码算法安全工艺:可靠性、抗逆向工程、抗跟踪、防篡改。
  3. 选择一种应用领域对密码学知识进行开放式设计;要求学生对信息安全应用领域有基本的认识,掌握至少一种应用领域的需求,并作出相关的分析与设计,重点掌握这一应用中对密码学知识的需求,并设计完成相关内容。
  4. 密码算法芯片设计:介绍密码算法的芯片设计方法,并实际举例完成部分模块的设计。介绍各类针对密码芯片物理安全原理、对抗方法、新型对抗技术、密码芯片新技术和发展趋势等。

学生科研指导

带队参与DPA CONTEST国际侧信道分析竞赛,并在今年的V4竞赛中,作为全球第三支团队成功恢复出加入轻量化掩码方案下的AES-256加密密钥,并是到目前为止被组委会认定的提交分析方法最多的团队,体现了本课题组在实际侧信道分析方面的能力和优势。

多次指导本科学生团队参与全国信息安全竞赛,以及电子竞赛信息安全邀请赛,取得多项二等奖和三等奖;并指导多项本科生国家级科研项目,为本科理论教学的必要实践补充。

理论成果

期刊论文

[1] Tang Ming, Qiu Zhenlong, Yi Mu, etc. Toward Reverse Engineering on Secret S-boxes in Block Ciphers. SCIENCE CHINA. January 2013 Vol. 53 No. 1: 1–18(SCI检索)
[2] Tang Ming, Cheng Pingpan, Qiu Zhenlong. Differential Power Analysis on ZUC Algorithm.Chinese Journal of Electronics. (accepted)
[3] Tang Ming, Qiu Zhenlong, Deng Hui et al. Reverse Engineering Analysis Based on Differential Fault Analysis Against Secret S-boxes[J]. China Communications, 2012, 9(10): 10-22.(SCI检索)
[4] Tang Ming, Wang Xiaorong, Qiu Zhenlong, Gao Si, Zhang Huanguo and Wu Qianhong. DPA Leakage Evaluation and Countermeasure Plug-in. eprint: 2011/077.
[5] Tang Ming, Shen Fei. Fault Analysis against RC6 Algorithm. Science China. (submitted) (SCI检索)
[6] Tang Ming, Qiu Zhenlong, Peng Hongbo. Power Analysis Based Reverse Engineering on the Secret Round Function of Block Ciphers. Concurrency and Computation: Practice & Experience(accepted) (SCI检索)
[7] Tang Ming, Sun Weijin, Gao Si, Wu Yuan, Peng Hongbo, Qiu Zhenlong, Wang Xin. On Design of Nonlinear Operations and Round Functions of Block Ciphers with Resistance to ASCAS. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science (accepted). (SCI检索)
[8] Tang Ming, Qiu Zhenlong, Yang Min, Cheng Pingpan, Gao Si, Liu Shubo,Meng Qinshu. Evolutionary ciphers against differential power analysis and differential fault analysis. SCIENCE CHINA Information Sciences, 2012(55),page: 2555-2569. (SCI检索)
[9] 唐明, 王欣, 李延斌, 等. 针对轻量化掩码方案的功耗分析方法[J]. 密码学报, 2014, 1(1): 51-63.
[10] 唐明. 演化密码芯片关键技术研究. 武汉大学博士论文,2007年12月.
[11] Liu Shubo, Tang Ming(Corresponding Author), Gao Si, Zhang Huanguo. Evolution Cipher against Differential Power Attack. International Journal of Digital Content Technology and its Applications. Korea, 2010(4): 7, pp. 177-189. (SCI检索)
[12] 唐明,孙伟晋, 王欣,雷刚,彭红波,邱镇龙,李伟杰. 针对随机时间片对抗的 PA 分析方法研究. 武大学报(理学版),2013,59(5).
[13] Tang Ming, Yi Mu, Gao Si, Liu Shubo, Wang Xiaorong, Zhang Huanguo. Polar Differential Power Attacks and Evaluation. Science China Information Sciences 2012, Volume 55, Issue 7, pp 1588-1604. (SCI检索)
[14] Zhang Huanguo, Li Chunlei, Tang Ming. Capability of Evolutionary Cryptosystems against Differential Cryptanalysis. Science China Information Sciences 2011, Volume 54, Issue 10, pp 1991-2000. (SCI检索)
[15] Zhang Huanguo, Li Chunlei, Tang Ming. Capability of Evolutionary Cryptosystems against Multidimensional Linear Cryptanalysis. Science China Information Sciences 2011, Volume 54, Issue 12, pp 2565-2577. (SCI检索)

会议论文

[1] Tang Ming, Qiu Zhenlong, Li Weijie, Liu Shubo, and Zhang Huanguo. Power Analysis Based Reverse Engineering on the Secret Round Function of Block Ciphers.IDCS 2012 and ICDKE 2012, LNCS 7646, pp. 462–475, 2012.
[2] 唐明,张焕国等. 针对分组密码芯片的功耗分析与故障分析研究. 中国密码年会2012.
[3] Tang Ming, Sun Weijin. The Research of Nonlinear Operation in Block Ciphers with Resistance against ASCAs. CryptoIC 2013.
[4] Tang Ming, Zhang Huanguo. Research on Evolutionary Cryptosystem. RSA CONFERENCE CHINA 2011, Beijing.

待发表论文

[1] Tang Ming, Peng Hongbo. Evaluation of DPA against RDI Countermeasures. Journal of Systems and Software. (submitted)
[2] Tang Ming, Li Yanbin ,Wang Xin,Peng Hongbo,Qiu Zhenlong.Cluster based Power Analysis against the RSM Scheme in different implementations.CARDIS 2014 (submitted)

专 著

[1] 合作完成学术专著,国家十一五重点图书, 《演化密码引论》,武汉大学出版社,2010年.(负责第5章及第10章撰写)
[2] 主持翻译学术教材 《Computer Security and Cryptography》,机械工业出版社,2010年.
[3] 主持翻译《Cryptography and Network Security》第六版,Prentice Hall,2013年.

发明专利

[1] 唐明, 伍前红, 高思, 窦青, 沈菲, 李渡. 演化S盒对抗旁路式攻击的方法[P]. 中国:ZL 2010 1 0181237.6,2012-06-27.
[2] 唐明, 伍前红, 张焕国, 高思, 窦青, 沈菲, 李渡, 张驭宇, 王国熹. 一种利用DPA曲线极性进行密钥提取的方法及系统[P]. 中国:ZL201010239907.5
[3] 唐明, 伍前红, 邱镇龙, 高思, 程平攀, 赵黎, 卢春红. 一种DPA安全性评测与对抗方法及其装置[P]. 中国:ZL201110122718.3
[4] 唐明,邓慧, 伍前红, 沈菲, 张欣雨, 邱镇龙. 一种针对Twofish加密芯片的DFA分析方法及系统[P]. 中国:ZL201110137171.5
[5] 孟庆树, 张焕国, 唐明. S盒演化生成器及生成方法发明人[p]. 中国:CN200910060597.8

科研项目

正在进行中

1. 国家自然基金

项目来源:
国家自然基金(青年基金),基金号:61202386,周期:2013年1月~2015年12月。

项目简介:

本课题从逆向分析方法入手,研究保密型加密算法的安全性。现有逆向分析方法尚处于研究初期,逆向分析深度、通用程度、以及防护环境下的逆向分析有效性均较低。

本课题以分组密码为分析对象,研究基于侧信道分析的新型逆向分析方法。将逆向分析对象由单个未知部件扩展到未知轮函数;将针对单一算法或单一结构的逆向分析扩展到适应多种算法结构及设计实现方式的通用方法;将逆向分析方法引入某种掩码防护环境,从多个方面提高逆向分析的实际有效性。

本课题将结合多种侧信道攻击及数学分析方法,扩展泄露信息种类、提高泄露模型的信息利用率、利用数学分析方法在信息融合后的求解优势等建立新型逆向分析方法。

项目特色:

研究逆向分析方法不仅是对密码分析学的拓展,提高密码芯片安全设计抗侧信道攻击的能力及对芯片物理安全性的理解与重视,同时针对保密型加密算法的应用,对于获取信息对抗主动权、密码设备逆向国产化等均具有较大研究及应用价值。

完成情况:

本课题在国家基金委的支持下,完成以下研究成果:

  1. 提出一种利用功耗信息的极性特点,对分组密码通用SPN结构进行轮函数的逆向分析研究,成果被《中国科学-信息版》收录;
  2. 对分组密码中未知轮函数的不同设计实现下的抗SCA分析能力进行研究,其成果被《Concurrency and Computation: Practice & Experience》杂志(SCI)收录;
  3. 研究代数攻击方法与SCA方法的结合,提出一种ASCA的评价方法,并对现有商用分组密码的非线性部件与ASCA的相关性进行分析,发现差分均匀性、非线性度等指标与ASCA间的矛盾,成果被《Journal of Applied Math and Computer Science》杂志(SCI)收录;
  4. 研究ZUC算法的PA攻击方法,其研究成果被《电子学报》收录;
  5. 针对随机时间片对抗方法,进行PA分析方法研究,其研究成果发表在《武大学报》上;
  6. 研究提出一种新型功耗分析方法,并以此核心内容申请获批一项国家发明专利:一种利用DPA曲线极性进行密钥提取的系统及方法(专利号见下文-发明专利部分)。
  7. 研究提出对Twofish算法中的未知SBOX参数进行FA逆向分析方法,并以此核心内容申请获批一项国家发明专利:一种针对Twofish加密芯片的DFA分析方法,(专利号见下文-发明专利部分)。

2. 企业项目

项目来源:
校企合作类项目,研发周期:2014年~2015年。

项目简介:

密码系统级侧信道安全测试系统研究。包括密码芯片级、板卡级、以及系统级的侧信道测试,以及防护方案的设计。防护测试的主要目标在于保证应用设计实际要求的前提下,为密码系统提供适当的安全防护。包括:智能卡、可编程芯片、SOC芯片等多种不同密码设计软硬件平台。

项目特色:

测试系统包括自主研制的硬件设备,软硬件联动的功耗及电磁信号采集系统,以及软件分析程序;整个系统跨平台设计,可支持多种OS,并可与现有同类测试系统集成,无论是软件部分,还是硬件部分都有较好的可延展性和便于集成特点;包含多项自主研究方法和技术。

完成情况:

已完成智能卡和可编程芯片的集成系统研制,正在进行SOC芯片为核心的系统级测试系统研究与开发。

已完成

1. 国家自然基金

参与“演化密码”方向的多项国家自然基金项目,主要从事演化密码算法设计、演化密码芯片设计、以及芯片级可重构设计研究。 演化密码是武汉大学张焕国教授提出的一种具有智能性的动态密码体制,定义可参见《演化密码引论》这本书上的引言部分。

2. 国家863项目

参与“安全高速商用密码芯片安全架构”国家863项目研究和开发工作,负责分组及非对称密码芯片的研究与开发。 武汉大学是国内较早开始密码芯片安全性研究的团队。

3. 省部级项目

参与“演化密码自动化系统”项目的研究和开发工作,主要负责软件系统自动生成分组密码算法的关键部件设计与开发工作。 该软件系统可高效实现分组密码关键部件的快速实现,且安全性达到用户要求,不低于同类结构公开密码算法指标。

4. 企业合作项目

主持多项校企合作项目负责人及广东省企业科技特派员,有着较丰富的理论研究与科研应用经验,特别是在密码芯片的研究与设计方面,作为第一发明人已获得多项国家发明专利和实用新型专利。

完成仿真级别密码芯片的侧信道测试系统开发,基于该系统完成自动化添加防护措施的防护系统设计,可以协助工程设计人员在芯片设计阶段,在不熟悉侧信道分析的基础上,提供自动化的为密码芯片添加适当防护措施。

联系方式

  • 湖北省武汉市武汉大学计算机学院

  • +86 153 2741 2612

  • m.tang@126.com