TTS组密钥协商协议的安全性分析与改进

针对动态对等通信中的组密钥协商协议进行了分析和研究,指出王志伟等人提出的基于树结构和门限思想的组密钥协商协议(TTS)存在密钥控制和不等献性等缺陷,进而给出了一个改进的方案(I-TTS)。安全性分析表明,I-TTS协议不仅克服了TTS协议中的前向安全性和密钥控制缺陷,还满足等献性。     

一个组密钥协商协议的安全性分析

许多协同与分布式应用涉及到在不安全网络上的通信,因此,安全性是这些应用的重要需求。组密钥协商协议是进行安全组通信的基本构造块。基于树结构与门限的思想,王志伟等人提出了一个高效的组密钥协商协议(TTS协议),并认为他们的协议是安全的。但是,这一协议存在严重的安全漏洞,因此是不可以使用的。     

一种可认证的群组密钥协商协议

群组密钥协商协议可以使得所有组员协商出一个相同的密钥,该密钥可以被用到后续的组员之间的安全通信中,保证群组通信的机密性、完整性和真实性。本文在可认证双方密钥认证协议和BD群组密钥协商协议的基础上,提出了一种可认证的群组密钥协商协议(ABD)。和BD相比,ABD不仅能抵抗被动攻击还能抵抗主动攻击。     

一种抗阻断攻击的认证组密钥协商协议

一个非认证的组密钥协商协议不能对通信参与者和消息进行认证,它必须依赖认证的网络信道或其它的认证方法.分析了Burmester等人在认证广播信道下提出的著名组密钥协商协议,指出它不能抵抗内部恶意节点发起的密钥协商阻断攻击,该攻击导致组内其它诚实节点不能正确计算出一致的组密钥.提出了一种改进的认证的组密钥协商协议,在原协议中加入了消息正确性的认证方法,能够对组内恶意节点进行检测,并在随机预言模型下证明了改进的协议能够抵抗密钥协商阻断攻击.     

面向Ad Hoc网络的无证书认证组密钥协商协议

安全和效率是影响无证书认证组密钥协商协议能否在Ad Hoc网络中得到实际应用的两个关键因素。针对这两个关键因素，以提高Ad Hoc网络安全组通信的安全性和效率为目标，提出一个无证书认证组密钥协商协议，基于椭圆曲线密码体制（ECC）点乘运算实现无配对的无证书认证组密钥协商和身份认证；并使用Huffman密钥树优化通信轮数，以降低计算量和通信量，提高组密钥协商效率。安全分析和性能分析表明，与现有基于无证书的组密钥协商协议相比，所提方案在组密钥协商时具有较高的效率和安全性，可以满足资源受限条件下组密钥建立以及组成员变动带来的密钥更新问题。     

基于身份的可认证非对称群组密钥协商协议

非对称群组密钥协商协议(asymmetric group key agreement,AGKA)能使群组内部成员安全地传递信息.随着大规模分布式网络协同计算的发展,参加安全协同计算的成员可能来自于不同领域、不同时区、不同云端及不同类型的网络.现有的AGKA不能满足来自于跨域及异构网络之间群组成员的安全信息交换,且安全性仅局限于抗被动攻击.提出一种基于身份的可认证非对称群组密钥协商协议(identity-based authenticated asymmetric group key agreement,IB-AAGKA),该协议实现一轮非对称群组密钥协商,解决群组成员因时区差异而不能保持多轮在线密钥协商的问题;可实现匿名性与可认证性;支持节点的动态群组密钥更新,实现了群组密钥向前保密与向后保密安全性.在decisional bilinear Diffie-Hellman(DBDH)困难假设下,证明了协议的安全性,并分析了协议的性能.     

Ad Hoc网络中一种组密钥协商协议

移动Ad Hoc网络是一种新型的移动多跳无线网络。在网络中构建组密钥协商协议时应尽量减少节点的资源开销。该文提出一种新的多层组密钥协商协议,MTKA-ECC协议。该协议在多层组模型结构上,采用椭圆曲线密码体制实施密钥协商和分配,使得节点在密钥协商过程中具有低计算开销与低通信开销的优势。与GDH, TGDH组密钥协商协议相比,该协议有效地降低了节点在密钥协商过程中的计算和通信开销,适用于移动Ad Hoc网络。     

TTS群组密钥协商协议的安全性改进

简要分析了基于树结构与门限思想的组密钥协商协议的工作步骤及群组成员变动的时的密钥更新过程,经过分析发现TTS协议在密钥更新阶段存在攻击者重放或篡改发起者所广播消息的安全漏洞.描述了这种攻击的过程,对协议的改进提出改进思路,发起者对其广播的消息进行了签名,服务器能够验证发起者的身份信息及消息的新鲜性,描述了具体的改进方法.分析结果表明,改进地方法保留了TTS协议的良好性质,以较小的代价弥补了原协议的缺陷.     

无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议

针对网络中相邻节点对通信、局部广播通信及新节点认证中的安全问题,提出无线传感器网络中基于临时初始密钥的密钥管理协议-PLA协议.该协议要求在网络部署的时候为每个节点分配唯一的标识符和一个临时初始密钥.节点基于临时初始密钥和相关信息建立用于节点对之间通信的密钥(Pairwise Key,简称点对密钥)、用于与其所有邻居节点同时通信的局部广播密钥(Local Broadcast Key,简称局部广播密钥)以及用于认证新加入节点的认证密钥(Authentication Key,简称认证密钥).与现有协议如LEAP协议和OTMK协议相比较,该协议降低了能耗,提高了安全性.     

基于组密钥序列卫星网络组密钥协商协议

组密钥的协商是实现卫星网络安全组播通信的一个关键环节。为降低组密钥协商过程的计算及通信开销,针对卫星网络拓扑结构的动态变化问题,基于组密钥序列给出了组控制节点切换方法,实现了对组控制节点的动态调整;引入认证与完整性校验机制,提出了一种组密钥产生与更新机制,提高了密钥协商信息的安全性。仿真分析表明,该卫星网络组密钥协商协议具有较高的效率与安全性。     

基于m叉树与DH协议的组密钥协商协议

为在动态对等通信环境下提高群组密钥协商的高效性与可扩展性,提出一种将m叉树结构与DH协议有机结合的组密钥协商协议。该协议与TGDH协议相比,通过采用m叉树结构,降低树的高度,减少计算量,与GDH协议相比,通过采用逐层式协商,降低通信开销。采用可变m叉树平衡该协议的计算开销与通信开销,使之同时适用广域网与局域网环境。     

基于m叉树与DH协议的组密钥协商协议

为在动态对等通信环境下提高群组密钥协商的高效性与可扩展性,提出一种将m叉树结构与DH协议有机结合的组密钥协商协议。该协议与TGDH协议相比,通过采用m叉树结构,降低树的高度,减少计算量,与GDH协议相比,通过采用逐层式协商,降低通信开销。采用可变m叉树平衡该协议的计算开销与通信开销,使之同时适用广域网与局域网环境。     

基于m叉树与DMDH假设的组密钥协商协议

针对动态对等通信环境下为提高群组密钥协商高效性与可扩展性,提出一种基于m又树与DMDH假设的组密钥协商协议.该协议将m叉树结构与DMDH假设有机集合,通过协商可变m确定密钥树,从多线性映射簇中选择与之对应的多线性映射,进行群组密钥协商计算.同时可变m叉树结构来平衡该协议的计算开销与通信开销,更好地同时适用局域网与广域网环境,与TGDH、GDH相比,其有更好的安全性,高效性与可扩展性.     

基于身份的移动网动态群组密钥协商方案

群组密钥协商是群组通信中非常重要的基本工具，如何得到一个安全有效的密钥协商协议是当前密码学研究中的一个重要问题。基于双线性对和随机预言模型，针对移动网络提出了一个动态群组密钥协商方案。此方案就计算复杂度和通信复杂度而言都是高效的，而且满足密钥协商所需要的安全要求。     

An ID-based authenticated dynamic group key agreement with optimal round

Group key agreement protocols are crucial for achieving secure group communications.They are designed to provide a set of users with a shared secret key to achieve cryptographic goal over a public network.When group membership changes,the session key should be refreshed efficiently and securely.Most previous group key agreement protocols need at least two rounds to establish or refresh session keys.In this paper,a dynamic authenticated group key agreement(DAGKA) protocol based on identity-based cryptography is presented.By making use of the members’ values stored in previous sessions,our Join and Leave algorithms reduce the computation and communication costs of members.In the proposed protocol,Setup and Join algorithms need one round.The session key can be refreshed without message exchange among remaining users in Leave algorithm,which makes the protocol more practical.Its security is proved under decisional bilinear Diffie-Hellman(DBDH) assumption in random oracle model.     

Group key agreement for secure group communication in dynamic peer systems

Self-organizing group key agreement protocols without a centralized administrator are essential to secure group communication in dynamic peer systems. In this paper, we propose a generic construction of a one-round self-organizing group key agreement protocol based on the Chinese Remainder Theorem. In the proposed construction, all group members contribute their own public keys to negotiate a shared encryption public key, which corresponds to all different decryption keys. Using his/her own secret key, each group member is able to decrypt any ciphertext encrypted by the shared encryption key. Following the generic construction, we instantiate a one-round self-organizing group key agreement protocol using the efficient and computationally inexpensive public key cryptosystem NTRU. Both the public key and the message in this protocol are secure against the known lattice attacks. Furthermore, we also briefly describe another concrete scheme with our generic idea, based on the ElGamal public key cryptosystem.     

大规模Ad hoc网络中一种高效的组密钥协商协议*

移动Ad hoc网络自身的特点决定了该网络中节点资源的有限性,所以在移动Ad hoc网络中构建组密钥协商协议时,应尽量减少节点的资源开销。为了解决这个问题,提出了一种基于分簇-K叉树组模型结构的组密钥协商协议——CKT-ECC协议。该协议在分簇-K叉树组模型结构上,采用椭圆曲线密码体制实施密钥协商和分配,使得节点在密钥协商过程中具有低计算开销和低通信开销的优势。与GDH、TGDH组密钥协商协议相比,本协议有效地降低了节点在密钥协商过程中的计算开销和通信开销,适用于大规模移动Ad hoc网络。