改进OCB认证功能的工作模式

针对具有认证加密功能的OCB模式在单个密钥下处理大容量的数据时容易产生碰撞,降低其认证功能这一缺陷,提出对OCB认证功能校验和的生成方式的改进方案,降低了在碰撞发生时丢失认证功能的概率,在不改变原方案中速度快、效率高等优势的前提下,提高了OCB模式认证功能在碰撞发生时的安全性。     

BC加密模式的分析及其改进

本文首次对国家标准GB/T 17964-2008中的BC加密模式进行了分析。在密文和随机串的不可区分（ROI-IND）的定义下，研究表明在常规的选择明文攻击下BC模式的机密性完全依赖于IV值的随机性；而在逐分组攻击（blockwise attack）下BC模式是不安全。因此，从具体应用角度来看，BC模式的实用性受限，例如其IV值不能作为Nonce使用，不能应用于在线消息处理场景，等等。针对这些问题，本文对BC加密模式进行了改进，提出了一种实用性更强的加密模式——基于Nonce的XBC模式，并证明了其在并发的逐分组适应的选择明文攻击下的机密性。     

满足规模隐藏的动态加密多映射方案

Kellaris等人利用查询的响应规模进行泄漏滥用攻击,其不仅可以攻击支持范围查询的结构化加密方案,还对基于ORAM和全同态加密设计的加密搜索方案有相同的攻击效果。因此,如何防止规模泄露成为加密搜索方案设计的一个重点。加密多映射作为结构化加密的一个重要分支是可搜索加密和加密数据库的基础。本文提出一个满足规模隐藏的动态加密多映射方案,其同时满足前向安全和二级后向安全。相较于大部分现有的动态加密多映射方案,本文方案在满足规模隐藏的前提下,优化了更新查询的通信开销,并以少量客户端开销为代价实现更安全的实时更新操作。通过一系列实验表明,本文提出的方案是高效且实用的。     

Simon量子算法攻击下的可调加密方案研究

随着量子计算机和量子计算技术的迅速发展,量子算法对密码系统安全性的威胁迫在眉睫。之前的研究表明,许多经典安全的对称密码结构或方案在基于Simon算法的量子攻击下不安全,例如3轮Feistel结构、Even-Mansour结构、CBC-MAC、GCM和OCB等方案。可调加密方案通常设计为分组密码工作模式,用于磁盘扇区加密,其结构可以分为Encrypt-MaskEncrypt (CMC、EME、EME^*等)、Hash-CTR-Hash (XCB、HCTR、HCH等)和Hash-ECB-Hash (PEP、TET、HEH等)三种类型。本文利用Simon算法,对HCTR、HCH、PEP和HEH四种可调加密方案进行了分析,研究结果表明这四种可调加密方案在选择明文量子攻击下是不安全的,使用多项式次的量子问询即可得到与方案秘密值有关的周期函数的周期,进而将其和可调随机置换区分开来。对于利用Simon算法对可调加密方案的攻击,构造周期函数是关键。一般基于两种特殊形式的可调加密方案构造周期函数:一种是固定调柄,一种是变化调柄。本文用变化调柄的方法给出了对CMC和TET两种可调加密方案更简洁的量子攻击方法。通过对比分析,固定调柄和变化调柄两种不同的Simon量子攻击方式得到的周期不同,可结合得到进一步的结果。最后本文从固定调柄和变化调柄的角度对可调加密方案的一般量子攻击方法进行了总结,并给出了对基于泛哈希函数可调加密方案(Hash-CTR-Hash和Hash-ECB-Hash)的通用攻击。     

对完整轮数ARIRANG加密模式的新的相关密钥矩形攻击

针对ARIRANG加密模式,利用相关密钥矩形攻击的方法对其安全性进行了重新评估。首先找到了一些新的38轮和39轮的高概率相关密钥矩形区分器,然后在此基础上将区分器进行改进,改进的主要思想是:利用模减差分和异或差分的混合表示方式代替原先的异或差分,同时在区分器的输出中选择一个差分集合代替原先单一的差分。基于以上各种新的高概率区分器,对全轮ARIRANG加密模式进行了攻击,其结果优于以往的攻击结果。其中最好的攻击结果为:攻击全轮的ARIRANG-256加密模式所需的数据复杂度和时间复杂度分别为2220.79和2155.60。     

一种蓝牙传输加密方案的设计与实现

针对蓝牙协议的基带层加密方案在密钥方面易受穷尽攻击、中间人攻击和EO算法容易受到代数攻击的问题,根据蓝牙设备的特点提出一种基于主机控制器接口层的加密方案,利用改进的ECDH协议保护密钥的安全性。实验表明,该方案能有效提供安全保护机制,解决蓝牙在可靠传输模式下影响传输速度的问题,其AES对蓝牙设备的传输速率影响较小。     

一个新的理想格上基于属性的加密方案

随着密码学技术不断发展,基于属性的密码学作为密码算法的新概念,近年来受到广泛关注。但是,已提出的基于属性的加密方案大都是基于大整数分解和离散对数问题等传统数学问题之上的公钥密码方案,这些方案存在运算效率较低、不能抵抗亚指数攻击和量子攻击等缺点,这限制了其在密码体制中的发展。提出了一个新的理想格上基于属性的加密方案,与已有的基于属性的加密方案相比,该加密方案利用了理想格上的特殊结构,容易实现,具有较短的公钥和密文;加密、解密都通过格上的函数调用实现,大大减小了运算量。     

改进的密钥包装模式及其安全性分析

在密钥包装模式SIV中,首次证明了密钥包装模式的安全性,并将安全性定义为DAE。但分析DAE的定义,发现其加密和认证均不满足在适应性选择密文攻击下的安全性。为构造足够安全的密钥包装模式,通过设计双层可并行运算的伪随机函数TLPPRF,使用可调加密模式,得到改进的SIV模式：KWS。分别定义加密和认证的安全性为detPriv和detAuth,最后证明KWS模式在该定义下的安全性。     

基于大数据的区块链数据隐私文本智能加密方法

常规的区块链数据隐私文本智能加密结构多为单层级的，加密范围有限，导致抗攻击次数下降。为此提出基于大数据的区块链数据隐私文本智能加密方法的设计与分析。根据文本加密的需求及标准，预处理区块链文本智能加密环境，设定格栅化大数据加密目标，以此为基础，综合大数据技术，构建多层级的智能文本加密结构，逐步扩大加密的范围，打破整体的限制，构建区块链隐私文本大数据智能加密模型，采用大数据文本转换修正实现加密处理。测试结果表明：大数据区块链隐私文本加密测试组最终得出的抗攻击次数相对较高，表明该方法的加密效果更好，隐私文本的安全程度更高一些，具有较大的实际应用价值。     

对一个可验证加密签名方案的安全性分析

对Yang等最近提出的可验证加密签名方案进行了安全性分析,结论是虽然这个方案在标准模型下是可证明安全的,但是在多用户环境下容易遭受密钥替换攻击,即一个敌手能够生成一个新公钥满足合法签名者的可验证加密签名。给出了一个具体实例,说明容易遭受密钥替换攻击的可验证加密签名如果用于公平交换协议中,在多用户环境下会违背公平交换协议的公平性。     

一种改进的智能卡远程用户匿名认证方案

针对Sonwanshi提出的远程用户认证方案存在会话密钥安全性差、不能抵御扮演攻击和离线口令猜测攻击的缺陷,提出了一种改进方案,主要在注册和登录阶段增加了安全性能。在注册阶段,用户口令直接在智能卡内进行相应运算,不再提交给服务器。这不仅降低了服务器对口令存储、维护的开销,而且避免了服务器对用户的攻击,提高了安全性能。在登录阶段,采用随机数的挑战应答方式取代原方案的时间戳方式,消除了时钟不同步导致的认证失败。对原方案、改进方案和其他同类方案进行安全性和效率分析的结果表明,改进方案不仅弥补了原方案的缺陷,而且相对同类方案,降低了时间复杂度,适用于安全需求高、处理能力低的设备。     

一种物联网密钥管理和认证方案

针对物联网环境中不同网络间交互所带来的数据隐私和认证等安全问题,本文提出一种密钥管理和认证签名方案,并进行性能和安全性分析,以证明方案能满足物联网低资源、高交互率、高移动率、低数据量环境下通信安全性要求。通过研究基于身份认证的密钥协商方案,加入三方认证模式,实现密钥身份认证。仿真实验结果验证了方案的有效性。     

A weakness in OCB3 used with short nonces allowing for a break of authenticity and confidentiality

OCB3 is a mature and provably secure authenticated encryption mode of operation which allows for associated data (AEAD). This note reports a small flaw in the security proof of OCB3 that may cause a loss of security in practice, even if OCB3 is correctly implemented in a trustworthy and nonce-respecting module. The flaw is present when OCB3 is used with short nonces. It has security implications that are worse than nonce-repetition as confidentiality and authenticity are lost until the key is changed. The flaw is due to an implicit condition in the security proof and to the way OCB3 processes nonces. Different ways to fix the mode are presented.     

一种双向动态口令认证系统的研究

在研究现有身份认证系统中存在的安全问题的基础上,提出了一种双向动态口令认证方案,给出了方案的实现过程,并对方案进行了安全性分析。本方案的特点是:提供了服务器和客户的双向认证,能够抵御假冒攻击;双向认证的实现不需要依赖于第三方认证中心来实现;认证信息保持动态性,能有效防止重放攻击。     

SaaS模式下新型认证方案的设计与分析

针对软件即服务(SaaS)应用系统下认证协议的应用及安全性问题,提出一种新型认证方案。通过加密用户口令,将散列结果传输到网络上,只有服务器私钥才能解密,从而实现客户端及服务器双向认证一次性口令技术,提高认证系统的安全性。采用SVO逻辑对该协议进行形式化分析,结果验证了其安全性。     

基于口令的远程身份认证及密钥协商协议

基于口令的身份认证协议是研究的热点。分析了一个低开销的基于随机数的远程身份认证协议的安全性,指出了该协议的安全缺陷。构造了一个基于随机数和Hash函数、使用智能卡的远程身份认证和密钥协商协议：PUAKP协议。该协议使用随机数,避免了使用时戳带来的重放攻击的潜在风险。该协议允许用户自主选择和更改口令,实现了双向认证,有较小的计算开销;能够抵御中间人攻击;具有口令错误敏感性、口令的主机非透明性和强安全修复性;生成的会话密钥具有新鲜性、机密性、已知密钥安全性和前向安全性。     

可证安全的面向无线传感器网络的双因素认证方案

随着无线传感器网络的快速发展,对外部用户的身份进行确认已成为获取传感器网络中实时数据所要解决的关键问题。基于Nam提出的首个广泛适用于面向无线传感器网络的双因素认证方案的安全模型,设计了一个新的可证安全的用户认证密钥协商方案。该方案基于椭圆曲线密码体制,达到用户、网关节点及传感器节点之间的双向认证,满足匿名性并建立会话密钥,最后基于ECCDH困难性假设证明了新方案的安全性。与Nam提出的方案相比,在满足安全性的同时,将参与者的计算效率达到最优,更符合资源受限环境及现实应用。     

基于MYK-NTRUSign签名的用户认证方案

基于修复了延展性缺陷的NTRUSign算法,给出了一个使用智能卡的远程用户认证方案。该方案的安全性是基于单向Hash函数和在有限时间在大维数格计算最短向量的困难性。该方案包括4个阶段：注册阶段,登陆阶段,认证阶段和更改口令阶段。允许用户自主选择并更改口令,实现了双向认证;能够抵御中间人攻击,抗DoS攻击,具备前向安全性、强安全修复性和“黑名单”拒绝服务机制。是一个低开销、强安全性的方案。     

Study on the security of the authentication scheme with key recycling in QKD

In quantum key distribution (QKD), the information theoretically secure authentication is necessary to guarantee the integrity and authenticity of the exchanged information over the classical channel. In order to reduce the key consumption, the authentication scheme with key recycling (KR), in which a secret but fixed hash function is used for multiple messages while each tag is encrypted with a one-time pad (OTP), is preferred in QKD. Based on the assumption that the OTP key is perfect, the security of the authentication scheme has be proved. However, the OTP key of authentication in a practical QKD system is not perfect. How the imperfect OTP affects the security of authentication scheme with KR is analyzed thoroughly in this paper. In a practical QKD, the information of the OTP key resulting from QKD is partially leaked to the adversary. Although the information leakage is usually so little to be neglected, it will lead to the increasing degraded security of the authentication scheme as the system runs continuously. Both our theoretical analysis and simulation results demonstrate that the security level of authentication scheme with KR, mainly indicated by its substitution probability, degrades exponentially in the number of rounds and gradually diminishes to zero.