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.     

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.     

强安全的基于身份认证密钥协商协议

LaM acchia等提出了扩展的Canetti-K raw czyk(eCK)安全模型,该模型涵盖了认证密钥协商协议的所有安全特性.鉴于目前大多数基于身份的认证密钥协商协议在eCK模型中是不安全的,利用椭圆曲线加法群构造了一个eCK模型中安全的基于身份认证密钥协商协议.和其它的协议相比,新协议的计算复杂度和通信复杂度较低.新协议提供强安全性,它的安全性证明依赖于随机预言假设和GBDH假设.     

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。     

计算可靠且高效的群组密钥协商协议符号化分析方法

符号化分析方法将密码原语视为黑盒,且未研究其需要满足的具体安全属性,因而计算可靠性一直备受质疑.而且,这类方法在分析参与者数目较多的群组密钥协商协议时不具有高效性.针对上述两个问题,文中提出了一种计算可靠且高效的群组密钥协商协议符号化分析方法.该方法通过为符号化表达式设计一个Pattern函数,定义了模幂运算需要满足的具体安全属性,并基于此证明了符号化分析Burmester-Desmedt协议在通用可组合安全框架下是计算可靠的.进而通过数学归纳法,证明了Burmester-Desmedt协议的安全性与参与者数目无关,避免了参与者数目对符号化分析造成的影响,提高了符号化分析方法的效率.     

基于身份可证安全的双方密钥协商协议*

针对双方认证和密钥协商协议中会话双方属于不同密钥产生中心的情况,利用双线性对性质和BDH假设,基于可证安全的eCK模型提出一种基于身份可证安全的双方密钥协商协议。该协议从测试会话在随机谕示模型中是否存在相应的匹配会话两个方面,对提出的协议方案进行了安全性证明：若BDH假设不可解,则本方案是安全的认证密钥协商协议。     

一种基于NTRU新型认证密钥协商协议的设计

NTRU是目前最实用的基于格构造的密码体制,然而相对于基于NTRU的加密、签名方案,其密钥协商协议却一直很少见诸文献。针对这一问题,提出了一种基于NTRU格的认证密钥协商协议。在随机预言机模型下,该方案是eCK模型中可证明安全,并且可以抵抗中间人攻击、重放攻击、冒充攻击、达到弱完美前向安全;与传统的DH、ECDH等方案相比,该方案计算效率更高,同时因其安全性可以规约到基于格中最短向量困难问题,可以抗量子攻击。     

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。     

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。     

一种新的群认证密钥协商方案

提出一种新的基于身份的群认证密钥协商协议,并基于决策双线性Diffie-Hellman问题的难解性,在标准模型下对协议的安全性进行形式化证明。该协议考虑群会话中成员的动态性问题,从而解决群密钥协商中成员的流动问题。安全性性能分析结果表明,该协议用较低的计算量实现了参与者的安全会话密钥协商。     

WMN中基于轻量级CA的双向认证和密钥协商协议

针对无线Mesh网节点间认证过程复杂,效率低的问题,提出一种新的无线Mesh网双向认证和密钥协商协议。该协议使用椭圆曲线密码算法并结合轻量级CA公钥认证机制,降低了认证过程中的计算和通信开销。采用BAN逻辑对该协议进行形式化有效性验证,并对其安全性和性能进行分析,结果表明该协议具有较高的安全性和较高的通信效率。     

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。     

基于身份和三叉树的可认证群密钥协商方案

将基于身份的密码机制和三叉树引入到群密钥协商中,提出了一种高效的基于身份的可认证的群密钥协商方案。该方案不依赖数字证书提供认证,计算开销降低到O(log3n)。群长期密钥的引入以及群密钥中长期密钥和临时密钥的结合,使得该方案提供了密钥独立、完善前向保密和隐含密钥认证等安全属性。文章的设计思想可以作为把可认证的两方和三方密钥协商协议扩展到多方的一种通用方法。     

Efficient group Diffie–Hellman key agreement protocols

In a group Diffie–Hellman (GDH) key agreement protocol, all group members collaboratively establish a group key. Most GDH key agreement protocols took natural generalization of the original Diffie–Hellman (DH) key agreement protocol to arrange all group members in a logic ring or a binary tree and to exchange DH public keys. The computational cost and the communication rounds are the two most important factors that affect the efficiency of a GDH protocol when there are a large number of group members. In this paper, we propose GDH key agreement protocols based on the secret sharing scheme. In addition, we use a one-way key confirmation and digital certificates of DH public keys to provide authentication of group keys. In the proposed authenticated GDH key agreement protocol, each group member requires to broadcast three-round messages, n modular exponentiations, n polynomial interpolations and n one-way functions. Our proposed solution is efficient, robust and secure.     

The generic consensus service

This paper describes a modular approach for the construction of fault-tolerant agreement protocols. The approach is based on a generic consensus service. Fault-tolerant agreement protocols are built using a client-server interaction, where the clients are the processes that must solve the agreement problem and the servers implement the consensus service. This service is accessed through a generic consensus filter, customized for each specific agreement problem. We illustrate our approach on the construction of various fault-tolerant agreement protocols, such as nonblocking atomic commitment, group membership, view synchronous communication, and total order multicast. Through a systematic reduction to consensus, we provide a simple way to solve agreement problems. In addition to its modularity, our approach enables efficient implementations of agreement protocols and precise characterization of the assumptions underlying their liveness and safety properties     

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。     

组密钥管理算法研究

针对安全组播中分布式密钥协商算法在密钥更新时计算开销较大、组密钥生成延时较大的问题,利用一些组播组成员之间可信的特点,动态选取组管理者为全组生成组密钥,将集中式密钥分配算法和分布式密钥协商算法相结合,设计一种基于密钥链和密钥树的组密钥管理算法,以降低组密钥生成的计算量,使密钥管理算法具有较高的可扩展性。     

Secure group communication using robust contributory key agreement

Contributory group key agreement protocols generate group keys based on contributions of all group members. Particularly appropriate for relatively small collaborative peer groups, these protocols are resilient to many types of attacks. Unlike most group key distribution protocols, contributory group key agreement protocols offer strong security properties such as key independence and perfect forward secrecy. We present the first robust contributory key agreement protocol resilient to any sequence of group changes. The protocol, based on the Group Diffie-Hellman contributory key agreement, uses the services of a group communication system supporting virtual synchrony semantics. We prove that it provides both virtual synchrony and the security properties of Group Diffie-Hellman, in the presence of any sequence of (potentially cascading) node failures, recoveries, network partitions, and heals. We implemented a secure group communication service, Secure Spread, based on our robust key agreement protocol and Spread group communication system. To illustrate its practicality, we compare the costs of establishing a secure group with the proposed protocol and a protocol based on centralized group key management, adapted to offer equivalent security properties.     

无双线性对的无证书两方认证密钥协商协议

鉴于双线性对运算复杂度较高,不适用于移动通信环境,提出新的无双线性对的基于无证书的两方认证密钥协商协议。新协议解决了基于身份的公钥密码方案中固有的密钥托管问题,实现了对通信双方的身份认证,采用非双线性对运算,极大地降低了计算开销。通过分析协议的正确性,采用Applied Pi演算对协议进行形式化分析,借助ProVerif工具验证了协议的安全性和认证性。与其他两方密钥协商协议相比,新方案具有更好的安全性和效率。     

Scalable protocol for cross-domain group password-based authenticated key exchange

Cross-domain password-based authenticated key exchange (PAKE) protocols have been studied for many years. However, these protocols are mainly focusing on multi-participant within a single domain in an open network environment. This paper proposes a novel approach for designing a cross-domain group PAKE protocol, that primarily handles with the setting of multi-participant in the multi-domain. Moreover, our protocol is proved secure against active adversary in the Real-or-Random (ROR) model. In our protocol, no interaction occurs between any two domain authentication servers. They are regarded as ephemeral certificate authorities (CAs) to certify key materials that participants might subsequently use to exchange and agree on group session key. We further justify the computational complexity and measure the average computation time of our protocol. To the best of our knowledge, this is the first work to analyze and discuss a provably secure multi-participant cross-domain group PAKE protocol.