自主群密钥更新模型研究

针对分布式网络群组密钥更新中非更新成员参与共享密钥计算增加交互延时问题,提出一种自主密钥更新模型,通过DH协议和多项式设计一种自主群组密钥管理方案,具有单加密密钥多解密密钥加密解密性质。更新过程中,更新成员本地自主更新公开加密密钥,无需在线KMC支持,保护非更新成员解密密钥的有效性,减少密钥更新延时和非更新成员的计算开销,具有自主密钥更新模型的性质,适用延时受限的无线网络场景。     

基于椭圆曲线和三叉树的群组密钥协商方案

将椭圆曲线密码体制和三叉树引入到群组密钥协商中,提出了一种基于椭圆曲线和三叉树的群组密钥协商协议,由于无需向群组所有其它成员广播消息,其计算开销和通信开销均只有O（nlog3 n）。采用了用初始协商的密钥值加密随机数并产生杂凑值的方法使三叉树内部结点间也能进行安全的协商;当有群组成员变动时,通过发起者更新其随机数来提供协议的前向保密性和后向保密性,因此该方案适合于较大规模的动态群组。     

基于访问结构上秘密共享的自治愈群组密钥分发方案

自治愈的群组密钥分发能够在不可靠的网络中建立安全的群组会话密钥.基于用户可自行选取子秘密访问结构上的秘密共享方法,提出了一个自治愈的群组密钥分发方案,该方案能够让群组成员自行选取个人秘密信息,而不需要在群组管理员和每个群组成员之间建立安全信道.安全性分析表明,该方案是一个具有撤销能力的、保证前向保密性和后向保密性的、计算上安全的自治愈群组密钥分发方案.性能分析表明,该方案具有较小的存储开销和通信开铕.     

一种可信多重密钥共享认证方案

提出了一个可信多重密钥共享方案.该方案能同时共享多个密钥,用于重构多个密钥的系统秘密被分解成n个可多次使用的保密子密钥,分发给各个成员.管理者给成员分配保密子密钥分配时,成员通过验证能识别出管理者欺骗.密钥重构时,密钥重构成员能识别其他成员提供的影子子密钥的真伪,同时也能识别对公开信息的各种篡改.该方案能有效地防止恶意成员通过伪造获取其它全部或部分密钥.通过严格的验证,确保重构出的各密钥是可信的.     

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.     

面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案

针对无人机群组在军事对抗复杂环境中,网络拓扑结构动态变化,提出了一种面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案,旨在解决无人机加入及退出、批量加入及退出、群组合并及分裂等网络拓扑动态变化导致密钥更新问题,同时在网络拓扑没有变化情况下进行本地周期性更新,提高无人机群组密钥更新效率。将参与构造的秘密信息分为用户空间、剩余空间和撤销空间,用户空间可以在接收密钥组管理器（key group manager,KGM）的广播消息后,计算恢复出会话组密钥,剩余空间和撤销空间无法计算恢复出组密钥。密钥更新过程中,KGM利用空闲时间提前在密钥池中选取密钥进行预计算处理,降低KGM因构造广播消息进行复杂计算导致的时延问题。分析和实验仿真表明,该方案具有前向和后向安全性、抗共谋攻击和节点撤销能力,与现有无人机密钥管理方案相比,该方案优化了计算和通信开销,且节点存储开销较小,适用于动态拓扑变化的无人机群组网络。     

独立群密钥更新模型研究

针对群组密钥更新中非更新成员参与共享密钥计算增加交互延时的问题,提出了一种独立密钥更新模型,通过门限密钥共享秘密乘积机制和双线性对设计一种独立群组密钥管理方案,群组成员具有满足密钥独立性的解密密钥。公开加密密钥更新不会破坏非更新成员解密密钥的有效性,使得非更新成员不参与密钥加入/退出操作,减少密钥更新延时和计算开销,符合独立密钥更新模型,适用于计算和延时受限的无线网络场景。     

基于逻辑层次树的动态组播密钥管理改进方案

提出了一种基于逻辑密钥分层机制(LKH)的密钥管理改进方案。该方案中密钥树采用节点坐标标记方法,便于密钥树的更新。组管理器只需要根据成员ID值计算成员所在路径上各节点密钥值,维护自己的私钥。对其安全性、组管理器计算量、密钥分发量等性能的分析表明,与传统的逻辑层次树密钥管理方案和其他改进方案相比,该方案减少了组管理器的密钥存储量和更新时的计算量与通信量,适合于大规模动态组播的应用,     

群密钥分配的动态安全性及其方案

相对于端到端的通信、安全群组通信更为复杂,从基本算法,系统及安全协议到安全实现都存在需解决的问题,安全群通信的一个基本方法是所有群成员共享一个群密钥、如何将群密钥安全有效地分配给群组的成员是安全群通信应用的一个基本问题,它的难点在于群线的动态性,针对该问题,目前已提出了各种解决方案,这些方案大致可分为两类：集中式管理和分布式管理,现有的群密钥分配方案分析,该文提出了可扩展的安全群密钥分配方案的教学模型,基于该模型形式地定义了群密钱分配的动态安全性,现有群密钥分本的数学描述只能刻画群密钥分配静态的安全性,与之相比该文提出的模型是更为实用的。随后,定义了群密钥分配方案的方法,作为这种构造方法的应用实例,提出了一个新的适用于大数量的,动态组播群组的群密钥分配方案,该方案采用分层管理结构,可高效地处理群成员的动态加入和退出,在单向函数假设条件下,它的安全性是可证明的,不依赖计算复杂性密码学假设,该方案中可以通过设立了群管理员分散对成员的管理,降低群中心管理员的负担,因而,可灵活应用于集中式和分布式的应用环境。     

无线传感器网络的组密钥管理方案

为在有限资源的无线传感器网络上进行安全的群组通信,组密钥管理在满足基本安全需求的同时,须保证当有节点成员离开或加入网络时,更新组密钥不额外增加系统的通信和计算开销。基于此,使用多项式提出一种安全有效的组密钥管理方案,与现有的群组密钥相比,该方案具有较高的效率,更适合于无线传感器网络。     

基于身份的无可信中心的门限群签名方案

在一种改进的椭圆曲线数字签名算法的基础上,采用Shamir门限秘密共享方案和联合秘密共享技术设计了一种新的基于身份证书机制的无可信中心的（t,n）门限群签名方案,该方案由以下四个步骤组成：系统初始化阶段（确定系统参数）、密钥生成阶段（群公钥及分存秘密的生成）、部分签名的生成和验证阶段、群签名的生成和验证阶段。在这个新方案中由全体成员来共同决定群公钥和成员的私钥,无需可信中心的参与。这样每个成员只了解群公钥,没有掌握与其他成员的私钥有关的任何信息,从而有效地避免了成员私人密钥的泄漏,并且在整个方案的执行过程中都没有任何系统秘密信息的泄露。新方案具有以下优点：弱化了应用门限签名方案的前提条件,扩大了其应用范围;密钥管理简单,显著地减少了通信量和计算量,提高了系统效率,具有更好的适应性。详细分析了对该方案各种可能的攻击方式,包括在门限签名方案中常见的、非常有效的伪造攻击、合谋攻击等。分析表明所提出的方案是安全有效的。因此,该方案具有较强理论意义和较好的实际应用价值。     

Comment on Lee et al.’s group signature and e-auction scheme

Recently, Lee et al. used their new group signature with the function of authenticated encryption to design a sealed-bid auction scheme, and they claimed that their schemes are secure. In this paper, we show that if the group manager has a valid group signature of a member, without the member’s secret key, he can forge a group signature on arbitrary message on behalf of the member; then, if the registration manager (RM) and the auction manager (AM) conspired (with each other) in their auction scheme, they can forge a new bid on any goods on behalf of the bidder who has sent his/her bid to AM. Therefore, their group signature and auction scheme are insecure. Finally, we improve Lee et al.’s group signature scheme to overcome the modification attack and achieve the security requirements.     

基于身份自证实的秘密共享方案

为了解决现有秘密共享方案中秘密份额的安全分发问题,基于Girault密钥交换协议,结合基于身份(ID)的公钥密码技术提出了一个新的秘密共享方案,并对其进行了安全性和性能分析.该方案中,用户的私钥作为其秘密份额,无须秘密分发者为每个用户分发秘密份额.用户的私钥可以由用户自己选取,可信第三方无法获取其私钥.同时,任何人都可以以离线方式验证每一个参与者公钥的合法性.分析表明,文中所提出的基于身份的秘密共享方案具有更高的安全性和有效性,能更好地满足应用需求.     

基于秘密共享的组密钥协商方案

基于[(t,n)]门限秘密共享的思想,提出一种组密钥协商方案,该方案应用对称多项式可以不需要提前保证组内用户间通信信道的安全。每个用户根据share计算自己的分量（Component）,通过秘密恢复机制实现组密钥协商和验证。在线可信第三方的情况下,新用户通过秘密共享机制与原有组用户协商新的组密钥,实现新用户的动态加入。使用组密钥加密通信信息,可以降低多播、组播及多跳通信时的计算开销。与传统的组密钥协商方案相比,该方案可以抵御[t-1]个内部攻击者,无需在线可信第三方,无需用户间预先存在安全信道,并且支持新用户的动态加入。因此,方案更加安全灵活。     

基于三节点的组密钥生成方案

设计安全的组密钥方案以保障无线网络中各节点之间的安全通信, 是无线网络面临的一个巨大挑战. 为了解决这个问题, 文章提出了一种基于三节点的组密钥生成方案. 该方案首先选择一个受信任的系统授权机构为网络中的用户节点进行分组, 然后节点用户利用物理层无线信道特征提取短密钥, 并交换使用Schnorr签名后的信息,最后每个用户节点都对自己的邻居节点进行身份验证. 若验证成功, 则为网络中的节点建立一个组密钥. 仿真结果表明, 该方案的组密钥率与信噪比之间呈正相关, 且组密钥率不随节点个数的增加而下降, 具有很好的无线网络适应性.     

无安全信道的注册用户公钥可搜索加密方案

现有的无安全信道公钥可搜索加密（SCF-PEKS）方案架构中,在服务器关键词公钥加密时依赖于用户公钥,此缺陷会将服务器的数据搜索服务仅限于某一用户。因为没有该公钥对应私钥的用户无法对数据进行搜索,这使得可搜索加密的使用受到极大限制。基于合数阶双线性群,提出一个可以允许用户注册使用的高效的SCF-PEKS方案。该方案允许多个用户在无安全信道情况下对数据进行搜索,需要数据搜索服务的用户通过注册方式来完成服务,服务器的关键词公钥加密不再依赖于用户的公钥。在标准模型下基于判定性子群的假设验证了方案可以抵抗选择关键词攻击(IND-SCF-CKA),与现有的SCF-PEKS方案相比,具有更高的计算效率。     

ID-based authenticated group key agreement from bilinear maps

Authenticated group key agreement (GKA) is an important cryptographic mechanism underlying many collaborative and distributed applications. Recently, identity (ID)-based authenticated GKA has been increasingly researched because of the authentication and simplicity of the ID-based cryptosystem. However, there are two disadvantages with this kind of mechanism: 1) the private key escrow is inherent and 2) the Private Key Generator (PKG) must send client private keys over secure channels, making private key’s distribution difficult. The two disadvantages, particularly secure channels, may be unacceptable for secure group communications application. Fortunately, we can avoid both of them. In this paper, with bilinear maps on ECC, we present a new authenticated group key agreement protocol that does not require secure channels. The basic idea is the usual way of circumventing escrow: double key and double encryption (verification). The secret key of a user is generated by a key generation center (KGC) and the user collaboratively. Each of them has “half” of the secret information about the secret key of the user, and there is no secret key distribution problem. In addition, the computation cost of the protocol is very low because the main computation is binary addition.     

基于圆性质的动态（t，n）门限秘密共享方案

基于圆的几何特性设计一个动态的门限秘密共享方案.引入双变量杂凑函数与公告牌,参与者的影子由伪影子与公共参数计算而得,而且参与者以相同的伪影子很容易参与下一个秘密共享,使该方案动态变化时参与者所持有的伪影子保持不变.与WU&HE的几何方法秘密共享方案相比,本方案能实现参与者的动态加入与退出,还可以容易地改变门限值t.本方案的计算简单、运算速度快.实验数据表明与Shamir方案相比,本方案有更高的计算效率,它被证明是安全的.