基于ECIES加密与XOR洗牌的混合网络实现

《Scientific Reports》：Mix network implementation using ECIES encryption and XOR shuffling

　　

摘要

混合网络在提升通信渠道的安全性与隐私性方面发挥着重要作用。这类匿名通信渠道为解决流量分析问题提供了实用方案。本文提出了一种由五个节点构成的混合网络算法。该算法在加密和解密过程中均采用椭圆曲线集成加密方案（ECIES），同时利用XOR洗牌技术对消息进行重新排序。该算法能够有效管理数据流，包括加密、解密和洗牌操作，还能计算每个节点的负载系数。通过MATLAB仿真，我们分析了混合网络中的数据流动情况，考虑了每个节点上的加密、解密及XOR洗牌操作。算法中将ECIES加密与XOR洗牌相结合，体现了其在不可信网络环境中实现安全匿名通信的有效性。本研究还对不同密钥长度下的负载系数百分比进行了比较分析，揭示了各节点之间细微的效率差异。研究结果之一是，我们找到了ECIES算法所支持的五种密钥中的最优密钥。在所有系统测试中，224位密钥在具备合理性能的同时展现了最佳安全性。我们的研究表明，ECIES 224位密钥非常适合用于构建可扩展且高效的混合网络。这项研究为安全通信协议的发展做出了重要贡献，为混合网络的实现与分析提供了基础框架。