高效的基于身份的认证密钥协商协议

王圣宝等(王圣宝,曹珍富,董晓蕾.标准模型下可证安全的身份基认证密钥协商协议.计算机学报,2007,30(10):1842-1854)提出的标准模型下可证明安全的基于身份的认证密钥协商协议不具有私钥产生中心(PKG)前向安全性。针对该安全缺陷,提出了一种新的基于身份的认证密钥协商协议,协议中给出了一种利用用户私钥和临时秘密信息联合计算共享秘密的方法,并在标准模型下证明了协议的安全性。与已有协议相比,新协议具有较高的执行效率。同时提出了一种PKG与用户共同协商私钥的方法,即用户的私钥由用户产生的部分秘密信息以及PKG的系统主密钥共同生成,从而有效解决了基于身份的认证密钥协商协议的PKG前向安全性问题。     

基于身份的认证密钥协商协议的改进

针对已有的基于身份的认证密钥协商协议存在的安全问题,提出一种改进的基于身份的认证密钥协商协议。该协议采用双线性对运算方法,用户双方的临时和长期私钥结合进行最终会话密钥的计算,解决了原协议中存在的PKG前向安全性问题、单一依赖临时或长期私钥而存在的问题和已知临时会话密钥泄漏攻击的问题。在保证改进协议正确基础上,对协议的安全属性及协议性能进行了分析。采用SVO逻辑对协议进行形式化分析,验证了改进协议的认证性和安全性。结果表明,改进的协议满足基于身份认证密钥协商协议的所有安全性要求,与已有基于身份的认证密钥协商协议相比具有更好的安全属性及计算效率。     

一个强安全的无证书密钥协商协议的安全性分析与改进

Yang和Tan提出一个不需要双线性对的无证书密钥协商协议,并声称该协议满足前向安全性,即双方参与者的私钥和临时秘密信息不全部泄露,敌手就无法获得双方参与者协商的会话密钥。给出一种攻击方法:敌手只要得到一个参与者的私钥和另一个参与者的临时秘密信息,就可以获得双方已经协商的会话密钥。针对此缺陷,对协议做了改进,在改进协议中,双方参与者的私钥和临时秘密信息互相交织在一起,因而能抵抗上述攻击。     

改进的双方密钥协商协议

双方认证密钥协商是生成会话密钥的重要手段。分析了赵建杰等于2011年提出的一个可证明安全的双方认证密钥协商协议,指出如果敌手持有原协议的长期私钥,协议是不安全的。提出一种改进的协议,新协议将影响安全性的公开参数保护起来,避免了长期私钥的泄露,并对新协议的安全性和计算量进行了讨论。分析结果表明,新协议在减少计算量的前提下实现了协议双方的安全密钥协商。     

有效的强安全组群密钥交换协议

组合公钥密码(CPK)体制无需证书来保证公钥的真实性,克服了用户私钥完全由密钥管理中心生成的问题。基于CPK设计了一个常数轮的组群密钥交换协议,该协议在CDH假设下可证安全并具有完美的前向安全性,只需两轮通信即可协商一个组群会话密钥,在通信和计算方面都很高效;并且高效地支持组群成员动态加入/离开,尤其对于多成员加入/离开的情况,只需额外的少量通信和计算即可更新组群密钥,确保了前向保密性和后向保密性。此外,本协议提供了强安全性保证,它能保持密钥的秘密性,除非某一方的临时私钥和长期私钥同时被泄露。最后,该协议提供了一个设计常数轮强安全组群密钥交换协议的方法,大部分的秘密共享体制均可直接应用于该协议。     

改进的SAKI私钥分发协议

为了解决SAKI私钥分发协议中报文的完整性保护和对口令的字典攻击问题,给出了一个改进的SAKI私钥分发协议,通过对口令信息熵的扩展,解决了篡改报文攻击和对口令的字典攻击;同时针对口令组泄露引起的安全隐患,改进的协议由系统主密钥加强对口令的保护,防止了口令组泄露时攻击者冒充用户申请私钥,改进的协议安全性能显著提高。该协议利用椭圆曲线上的双线性映射构造,其安全性基于Diffie-Hellman和Bilinear Diffie-Hellman计算问题的困难性假设。     

基于签密的高效可认证密钥协商协议

针对密钥建立协议SKA存在临时密钥泄漏攻击和缺乏前向保密性的问题,提出一个高效的基于签密的可认证密钥协商协议。通过在CDH假设下利用椭圆曲线密码体制,将长期私钥和临时私钥混合的方法来保证协议安全,并在此基础上实现协议的相互认证和密钥确认功能。分析结果表明,该协议的效率和安全性提高明显。     

一种可认证的三方密钥协商协议

新协议提出了一个安全高效的三方密钥交换协议方案,通过在CDH假设下运用椭圆曲线密码体制,将长期私钥和临时私钥混合的方法保证协议的安全,通过对该协议的安全性进行分析,表明该协议可以抵御多种攻击;另一方面,将参与方中的任意两方作为一组,生成一个共同密钥,然后两方中的任意一方再与第三方进行消息认证和密钥协商,这样仅需要五次信息交互就可以实现整个协议的相互认证和密钥的确认功能,同时通过协议的比较还表明该协议具有较高的效率。     

移动自组网分布式对密钥管理框架研究*

依托Shamir (t,n)秘密共享门限方案和椭圆曲线密码体制(ECC),给出了一个应用于移动自组网环境的部分分布式对密钥管理框架,提出了一种自适应网络规模的秘密门限值动态调整方案,在不改变系统私钥的情况下,设计了一种服务节点私钥份额更新方法。分析表明,框架具有高的安全性、强的灵活性、高的可靠性和小的计算量,有助于移动自组网的对密钥管理研究。     

WSN中基于非双线性对的无证书群组密钥协商协议

针对无线传感网(Wireless Sensor Network,WSN)群组密钥协商协议计算开销较大的问题,提出一种基于非双线性对的无证书群组密钥协商协议。在系统初始化阶段,协议通过无证书加密体制的密钥生成中心生成节点部分私钥,各个节点依据秘密值与对应的部分密钥相乘产生私钥;在节点认证阶段,协议基于椭圆曲线上的点乘运算提出节点认证机制,利用节点的部分私钥与具有身份信息的临时公钥进行点乘运算来确定节点的身份信息;在生成会话密钥阶段,通过点乘运算生成会话密钥,以降低节点的计算开销。最后,分析了协议的计算开销和通信开销。结果表明,所提出的群组密钥协商协议能保证群组节点通信的安全性,并有效降低群组节点通信的计算开销。     

New identity-based three-party authenticated key agreement protocol with provable security

Key agreement allows multi-parties exchanging public information to create a common secret key that is known only to those entities over an insecure network. In the recent years, several identity-based (ID-based) authenticated key agreement protocols have been proposed and most of them broken. In this paper, we formalize the security model of ID-based authenticated tripartite key agreement protocol and propose a provably secure ID-based authenticated key agreement protocol for three parties with formal security proof under the computational Diffie–Hellman assumption. Experimental results by using the AVISPA tool show that the proposed protocol is secure against various malicious attacks.     

一种无证书认证密钥协商协议的分析与改进*

研究无证书公钥密码系统中两方认证密钥协商协议问题。对Liu xu的无证书两方认证密钥协商协议进行安全性分析,指出该方案不具有强安全性。该方案不能抵抗密钥泄露伪装攻击和临时私钥泄露攻击。分析了方案不安全的原因,在此基础上提出一个改进的方案来修正Liu xu的方案。因此,设计看似安全的无证书两方认证密钥协商协议并不困难,但要给出协议的安全性证明并不容易。     

Strongly secure identity-based authenticated key agreement protocols

In this paper, we present a strongly secure identity-based (ID-based) two-party authenticated key agreement (AKA) protocol, which captures all basic desirable security properties including master key forward secrecy, ephemeral secrets reveal resistance and so on, and is provably secure in the extended Canetti-Krawczyk (eCK) model. The security of the protocol can be reduced to the standard Computational Bilinear Diffie-Hellman assumption in the random oracle model. Our scheme is secure as long as each party has at least one uncompromised secret. Also, we give a strongly secure variant of the protocol. The variant has a much lower computational overhead than the original scheme, while its security relies on the Gap Bilinear Diffie-Hellman assumption. Currently, there are few ID-based AKA protocols that are provably secure in the strong eCK model. Compared with previous ID-based AKA schemes, our protocols have advantages over them in security or efficiency.     

移动自组网中跨域两方认证密钥协商协议研究

针对基于身份的移动自组网认证密钥协商协议中,会话两方属于不同私钥生成中心（PKG）的情况,利用双线性对的性质和椭圆曲线离散对数问题,提出了一种跨域两方认证密钥协商协议,并采用应用pi演算和ProVerif自动化验证工具对其安全属性进行形式化分析。分析结果表明,提出的协议实现了保密性、身份认证性以及密钥一致性确认,同时又具有较好的性能,非常适用于资源有限的移动自组网。     

Authenticating tripartite key agreement protocol with pairings

In this paper, an authenticated tripartite key agreement protocol is proposed, which is an ID-based one with pairings. This protocol involves only one round. The authenticity of the protocol is assured by a special signature scheme, so that messages carrying the information of two ephemeral keys can be broadcasted authentically by an entity. Consequently, one instance of the protocol results in eight session keys for three entities. In other word, one instance of the protocol generates a session key, which is eight times longer than those obtained from traditional key agreement protocols. Security attributes of the protocol are presented, and the computational overhead and bandwidth of the broadcast messages are analyzed as well.     

新的单轮无证书群认证密钥协商协议

群认证密钥协商协议可以使多个参与者在公开信道中建立会话密钥。提出了一种高效的基于PKC的无证书群认证密钥协商协议,由于采用了无证书机制,简化了基于证书的协议中复杂的证书管理问题,同时也解决了基于身份的协议中密钥托管问题。还对新协议进行了严格的形式化证明和计算量的横向比较,结果显示,新协议是安全且高效的。     

一种有效的基于身份的两方密钥交换协议

基于身份的密钥交换协议通过协议参与者的身份信息来建立会话密钥。文章基于计算离散对数困难问题,提出一种基于身份的两方密钥交换协议,并对协议的效率和安全性进行了分析。分析表明,所提出的协议具有较好的运行效率,能满足两方密钥交换协议的安全属性要求。     

Escrowable identity-based authenticated key agreement protocol with strong security

Escrowable identity-based authenticated key agreement protocols are welcome in certain closed groups applications, where audit trail is a legal requirement. In this paper, we present a strongly secure one-round escrowable identity-based two-party authenticated key agreement protocol, which captures all basic desirable security properties including perfect forward secrecy, ephemeral secrets reveal resistance and so on, and is provably secure in the extended Canetti–Krawczyk (eCK) model. We show that the security of the protocol can be reduced to the standard computational bilinear Diffie–Hellman assumption in the random oracle model. Assuming that no adversary can obtain the master private key for the escrow mode, our scheme is secure as long as each party has at least one uncompromised secret. To the best of our knowledge, our scheme is the first escrowable identity-based authenticated key agreement protocol provably secure in the eCK model.     

一种强安全性的多密钥交换协议

当前的两方多密钥交换协议都不能抵抗临时密钥泄露攻击.针对该问题,基于双线性对提出一种新的两方认证密钥交换协议.协议中参与会话的2个用户通过一次会话可以生成4个不同的会话密钥.分析结果表明,该协议可以抵抗临时密钥泄露攻击,与已有同类协议相比,具有更强的安全性,能实现双向认证功能.     

A Provable Secure ID-Based Explicit Authenticated Key Agreement Protocol Without Random Oracles

In this paper, we present an identity-based explicit authenticated key agreement protocol that is provably secure without random oracles. The protocol employs a new method to isolate a session key from key confirmation keys so that there is no direct usage of hash functions in the protocol. The protocol is proved secure without random oracles in a variant of Bellare and Rogaway style model, an exception to current proof method in this style model in the ID-based setting. We believe that this key isolation method is novel and can be further studied for constructing more effcient protocols.