基于口令的群密钥协商协议

基于口令的群密钥协商协议的目的是利用低熵的口令协商出高熵的会话密钥,并利用该会话密钥进行安全的通信,达到成员之间多方安全的要求。引入2个随机数来提高安全性,使用Hash函数对口令进行优化确保口令的新鲜性,提出一个标准模型下的可证安全的基于口令的协议,并对其进行安全性分析。     

标准模型下可证安全的加密密钥协商协议

密钥加密协议的目的是利用安全性低的口令协商安全性高的密钥,进而利用密钥对以后的通信进行加密或身份认证,从而实现安全通信.现有的密钥加密协议大多缺乏安全证明,或者仅在Random Oracle模型下证明了协议的安全性.与Random Oracle模型下的协议相比,标准模型下可证安全的EKE(encrypted key exchange)协议虽然不需要Random Oracle假设,但它们都对参与方的计算能力要求较高,协议规则也更为复杂.从David P. Jablon在"Extended Password Key Exchange Protocols Immune to Dictionary Attacks"一文中提出的协议出发,通过引入服务端的公钥,并利用ElGamal加密和伪随机函数集,将一个Random Oracle模型下可证安全的EKE协议改进为一个标准模型下可证安全的EKE协议,并证明了改进后的协议仍然是安全的.与原始协议相比,改进后的协议只需要DDH(decisional Diffie-Hellman)假设,而不需要理想加密和Random Oracle假设;与其他标准模型下可证安全的协议相比,改进后的协议不需要CCA2(chosen ciphertext attack-2)安全的加密方案,从而不仅可以减少指数计算的次数,而且具有协议规则简单的优点.相对于KOY协议,改进后的协议将指数运算次数降低了73%;相对于Jiang Shao-Quan等人在"Password Based Key Exchange with Mutual Authentication"一文中提出的协议,改进后的协议将指数运算次数降低了55%.     

标准模型下基于身份的认证密钥协商协议

由于在现实世界中无法实现随机预言模型,标准模型下可证安全的高效密码协议成为近年来的研究热点.现有的标准模型下可证安全的基于身份的认证密钥协商协议,要么以未经安全性证明的基于身份的加密方案为基础设计密钥协商协议,无法保证所提出密钥协商协议的安全性;要么在弱的安全模型中设计密钥协商协议,导致协议的安全性差.采用MTI协议族的思想,基于判定性q-ABDHE假设和判定性BDH假设,设计了一个新的基于身份的认证密钥协商协议IBAKA,并第1次在标准模型下证明该协议是eCK安全的.与现有的标准模型下基于身份的密钥协商协议相比,IBAKA协议的计算效率、通信效率等方面性能优越.     

改进的基于口令的群密钥协商协议

群密钥协商协议是保证后续群组安全通信的重要手段之一。为此,研究Byun和Lee提出的基于口令的群密钥协商协议,指出该协议不能抵抗不可检测的在线字典攻击。基于这个发现,对该方案进行改进,提出一种新的群密钥协商协议。安全性分析表明,该协议可以抵抗基于口令的群密钥协商协议的常见攻击。     

标准模型下可证安全的认证密钥协商协议

提出了一个标准模型下的基于身份认证的密钥协商协议。协议的设计采用了双线性配对的思想,协议的安全性分析,则综合运用了串空间知识以及可证安全中Game证明的方法,给出了严格的证明。协议具有良好的前向安全性和会话密钥无托管性,通过利用显式的身份认证,提高了协议的执行效率。与随机预言模型中的协议相比,在计算和通信效率方面相当。     

基于口令的密钥协商协议的改进与设计

针对Diffie—Hellman协议易遭受中间人攻击的缺陷,文章采用共享口令和随机化的方式进行身份认讧,提出了一种基于口令的D—H密钥协商协议。通过对Byun和Lee的基于口令的群密钥协商方案及胡红宇的改进方案进行分析,发现改进后的协议存在不完整认证,会遭到篡改。文章首先对相关方案进行改进和完善,并在此基础之上,结合所改进的D—H密钥协商协议,基于椭圆曲线构造了一种在认证中传递消息的群密钥协商协议。     

一个新的基于口令的密钥协商协议

以不经意多项式计算作为核心组件,提出了一个基于口令的密钥协商协议PSKA-I,该协议能够抵抗字典攻击但只能工作于认证模型。为解决协议PSKA-I这一缺陷,根据BCK安全模型设计了消息传输认证器,将协议PSKA-I转换为非认证模型中的安全协议PSKA-Ⅱ。上述协议口令的安全性由不经意多项式计算予以保证。与GL协议相比,该协议的通信及计算复杂度明显降低。     

高效的标准模型下基于身份认证密钥协商协议

在Waters的基于身份加密方案的基础上提出了一种高效的基于身份认证密钥协商协议,并在标准模型下证明了该协议的安全性.与目前已有的同类协议相比,该协议具有更高的效率和更弱的安全假设,并具有已知密钥安全和前向安全性等安全性质,同时能够抵抗未知密钥共享和密钥泄露伪装攻击.在该协议基础上,构造了防止用户密钥生成中心获取会话密钥的协议,以满足需要防止密钥托管的应用需求,并采用安全的消息认证码算法为该协议增加了密钥确认过程.     

基于口令的可隐含认证的密钥协商协议

研究了群组通信中的密钥协商协议，首先用可变的底数来代替DH方案中的固定底数，改进了两方（Two-party)密钥协商协议PPK^[5]，然后把两方协议扩展成多方（Multi-party)协议，并且分析了所提出的两个协议对被动攻击和主动攻击的抵抗能力，最后给出了前者在抵抗联合攻击方面的不足。     

基于身份的认证群密钥协商协议

认证群密钥协商(AGKA)协议能为一群用户产生一个共享的会话密钥,使得群用户间能在公共数据网络进行安全通信.现有的大部分基于公钥技术的AGKAY协议分两类:第一类,认证部分是基于PKI/CA,会话密钥协商部分主要用模指数(或点乘)实现;第二类,认证部分是基于身份(ID)的公钥体制,会话密钥协商部分主要是用Weil对或Tate对实现.第一类AGKA协议存在一个较显著问题:公钥管理问题;第二类AGKA协议虽然有效地解决了公钥管理问题,但由于其会话密钥协商部分主要是用双线性对(即Weil对或Tate对)实现,与前者相比,计算量较大.针对这些不足,提出了一个新的AGKA协议,其认证部分是基于身份(ID)的公钥体制,会话密钥协商部分的运算主要用模指数实现;并在ROM,ECDH和BDH假设下证明了该AGKA协议的安全性.该协议与基于PKI/CA的相关AGKA协议相比,克服了后者在密钥管理上的困难;与其它基于身份的AGKA协议相比,在效率上具有一定的优势.     

标准模型下通用可组合的口令认证密钥交换协议

通过构造不可延展的、可提取的且是弱模拟可靠的陷门承诺体制,以及相应的平滑投射Hash函数簇,设计了一个高效的通用可组合(universal composable,简称UC)安全的两方口令认证密钥交换(password authenticated key exchange,简称PAKE)协议,并在静态腐化模型下给出了严格的安全性证明.该协议使得PAKE协议在UC框架下达到了最优的两轮.与已有的协议相比,该协议避免了零知识证明协议的使用,在保持计算复杂度相当的前提下有效地提高了通信效率.     

标准模型下高效的三方口令认证密钥交换协议

三方口令认证密钥交换协议允许两个分别与服务器共享不同口令的用户在服务器的协助下建立共享的会话密钥,从而实现了用户间端到端的安全通信.现阶段,多数的三方口令认证密钥交换协议都是在随机预言模型下可证明安全的.但在实际应用中,利用哈希函数对随机预言函数进行实例化的时候会给随机预言模型下可证明安全的协议带来安全隐患,甚至将导致协议不安全.以基于ElGamal加密的平滑投射哈希函数为工具,在共同参考串模型下设计了一种高效的三方口令认证密钥交换协议,并且在标准模型下基于DDH假设证明了协议的安全性.与已有的同类协议相比,该协议在同等的安全假设下具有更高的计算效率和通信效率,因此更适用于大规模的端到端通信环境.     

强安全性的三方口令认证密钥交换协议

基于可证明安全的AugPAKE协议,提出一种具有强安全性的三方口令认证密钥交换(3PAKE)协议,协议中避免使用服务器的公钥进行认证,以保证执行效率.安全性分析结果表明,该协议可抵抗字典攻击、服务器泄露攻击等已知攻击,并具有对服务器的密钥保密性以及前向安全性.在随机预言模型下,基于DDH、SDH假设证明了该协议的安全性.     

标准模型下隐私保护的多因素密钥交换协议

多因素认证密钥交换协议融合多种不同的认证因素来实现强安全的身份认证和访问控制,在具有高级别安全应用需求的移动泛在服务中具有巨大的应用潜力.现阶段多因素协议的研究成果还不丰富,并且已有协议都是在随机预言模型下可证明安全的.以两方口令认证密钥交换协议、鲁棒的模糊提取器以及签名方案为基本组件提出了一个标准模型下可证明安全的多因素协议.本文的协议中服务器不知道用户的生物模板,因此实现了对生物信息的隐私保护.与已有的随机预言模型下的多因素协议相比,本文的协议在满足更高安全性的同时具有更高的计算效率和通信效率,因此更满足高级别安全的移动泛在服务的应用需求.     

基于扩展Canetti-Krawczyk模型的认证密钥交换协议的模块化设计与分析

提出一种模块化的扩展Canetti-Krawczyk模型(简称meCK模型)以摆脱认证密钥交换协议对随机预言机的依赖.首先将认证密钥交换协议划分为秘密交换模块和密钥派生模块,并分别形式化定义其攻击者的能力与安全属性;然后综合上述模块得到认证密钥交换协议的模块化安全模型,并证明所提出的安全定义蕴涵原始的扩展Canetti-Krawczyk安全.借助协议模块化分析的思想,设计了一种高效且在标准模型下可证明安全的认证密钥交换协议(简称UPS协议).在meCK模型下,UPS协议的安全性可有效归约到伪随机函数簇、目标抗碰撞Hash函数簇和GapDiffie-Hellman等标准密码学假设上.与其他标准模型下可证明安全的协议相比,UPS协议所需的密码学假设更弱、更标准,且指数运算次数降低了50%～67%.最后,UPS协议的构造与安全性验证了所提出的模块化方法的合理性和有效性,并解决了ProvSec09上的一个公开问题.     

改进的三方口令验证元认证密钥交换协议

在三方口令认证密钥交换(三方PAKE)协议中,每个用户仅仅需要和服务器共享一个口令,就可以在服务器的协助下与他人进行安全的密钥交换.由于有效地减少了用户管理口令的负担,三方PAKE协议在大规模用户集的安全通信中受到了较多关注.然而,已有的三方PAKE协议大多关注的是服务器利用明文存储用户口令的情形,没有考虑服务器口令文件泄露所造成的巨大威胁.在服务器端存放的是相应于用户口令的验证元的情形下,研究三方PAKE协议的分析和设计.首先分析了一个最近提出的基于验证元的三方PAKE协议,指出该协议易于遭受离线字典攻击,因此未能达到所宣称的安全性;其次,在分析已有协议设计缺陷的基础上,提出了一个新的基于验证元的三方PAKE协议,并在标准模型下证明了所设计的协议的安全性,与已有协议的比较表明,新提出的协议在提供了更高安全性的同时具有可接受的计算和通信效率.     

一种简单的口令基三方密钥交换协议

三方密钥交换协议是双方交换协议的推广,现存的大多数三方密钥交换协议都是用户—用户—服务器模式的,此类协议大多不能抵抗不可检测的口令猜测在线攻击。为此构造一个改进的口令基三方密钥交换协议。该改进协议较为复杂且两用户间需要3轮交换。为提高效率,基于CDH与DDH等基本的密码学假设,提出一个简单的口令基三方密钥交换协议。在AIP模型下证明该协议的安全性。