对称加密方案的密文验证安全性

文中研究由密文的完整性检查而导致的数据保密性问题,提出一个新的安全概念——加密方案在密文验证攻击下的不可区分性(IND-CVA:indistinguishability ofencryption scheme under ciphertext verification attacks)来刻画加密方案在这种情况下的保密安全性。IND-CVA允许敌手访问加密oracle和密文验证oracle。与IND-CPA和IND-CCA相比,IND-CVA比IND-CPA稍微强些,但要比IND-CCA弱得多。IND-CVA能使多数常用的加密方案(如:OTP,CBC,及CTR)得以满足。并且,这个IND-CVA可以恰当地刻画安全信道的保密安全性。将认证方案和加密方案结合起来是保证通信安全的一种常用方法。然而,在IND-CVA模型下,当利用认证方案来加强保密安全性的时候,却有可能反而破坏了原有的保密安全性。IND-CVA揭示了完整性对保密性的影响,准确刻画了安全信道的保密性要求,为协议设计提供了有益的参考。     

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.     

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.     

对两个口令认证密钥交换协议的安全性分析

口令认证密钥交换协议使得仅共享低熵口令的用户可以通过不安全的信道安全地协商出高熵的会话密钥,由于实用性较强受到了密码学研究者的广泛关注。对最近在“标准模型下高效的基于口令认证密钥协商协议”一文中提出的协议以及在“基于验证元的三方口令认证密钥交换协议”一文中提出的协议进行了分析,指出这两个口令认证密钥交换协议都是不安全的,难于抵抗离线字典攻击,进一步分析了原协议设计或安全性证明中被疏忽之处。     

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%.     

无线信道中的密钥进化与加密

无线网络可以利用物理层的信道噪声来增强系统的安全性能。通常物理层安全协议针对特定无线信道的噪声特性进行设计,并假设窃听者的信道特性已知,但在实际中该假设是不可行的。针对无线信道的安全通信问题,提出了密钥进化协议,设计了基于动态秘密的加密机制,使合法用户的密钥随传输数据流不断进化,而不用假设敌手的信道特征已知。如果合法用户之间存在认证信道,即使敌手的信道相比合法用户的信道具有优势,合法用户之间也能建立安全的会话密钥。最后,提出了k容忍加密机制(k-resistance encryption scheme,k-RES),该机制能够容忍加密密钥和解密密钥之间最多k比特的差异。     

一种无可信第三方的密文策略属性加密方案

针对现有云环境中密文策略属性加密都依赖于一个可信密钥生成机构的问题, 提出一种无可信第三方的密文策略属性加密方案. 该方案使密钥生成机构在负责用户认证和属性管理时, 必须与另一方(如云服务提供商) 通过安全双方计算协议来生成密钥, 而它们中的任何一方都没有能力单独解密密文. 安全性分析表明, 所提出的方案能够解决单独密钥生成机构所带来的安全性问题, 而且用户端仅需一次加法运算, 提高了计算效率.

     

基于BB84与椭圆曲线的数字签名方案

利用BB84协议在量子密钥分配过程中的安全性与椭圆曲线加密体制在经典加密算法中的优越性相结合，提出了一种基于BB84协议和椭圆曲线的数字签名方案，该方案利用量子密钥作为会话密钥从而使得签名过程高效、简易，此会话密钥在密钥分配过程中具备的可证明安全性与椭圆曲线加密体制的安全性相结合对该数字签名方案提供了双重安全保护，同时可以达到互相认证的效果。     

一个改进的Kerberos认证协议设计与分析

Kerberos系统是基于KDC方式的认证系统,它使用对称密钥加密算法来实现通过可信第三方KDC的认证服务,在鉴别协议中用通行字作为密钥是不够安全的,V4、V5都面临着通行字攻击的问题,因为从认证服务器到用户的消息是基于用户通行字导出的密钥加密的,本文分析指出该协议潜在存在遭受通行字猜测的威胁,采用DH密钥交换提出了一个改进的认证协议,并对改进后认证协议的安全性进行了分析。     

基于证人不可区分的通用可复合安全并行可否认认证

针对并行可否认认证问题,在UC(universally composable)安全框架中,基于WI(witness indistinguishable)提出了一种新的研究思路和解决方法.根据可否认认证的安全目标,形式化地建立了UC安全的并行可否认认证模型.利用可验证平滑投影哈希函数和非承诺加密体制,构造了一类新的并行可否认认证协议结构,基于确定性复合剩余假设和确定性Diffie-Hellman假设,实现了一个具体的协议方案.在公共参考串模型中,利用UC框架解决并行协议仿真问题,与定时假设和公共目录方案相比,不需要限定攻击者能力.新方案具备前向可否认性,是自适应攻击者UC安全的.不同于CCA2加密体制结构或多陷门承诺结构的并行可否认认证,协议效率得到了改善.     

可证明安全的多接收者公钥加密方案设计与分析

针对现有安全广播协议密钥分发效率较低的问题,提出了一种通过多接收者公钥加密实现安全广播的方法.以Shamir的门限秘密共享方案为设计基础,首先提出了一个基于椭圆曲线上双线性变换的具有抗不可区分选择明文攻击(IND-CPA)安全性的多接收者公钥加密方案,然后对所提方案进行安全扩展,在此基础上最终提出了一个具有抗不可区分自适应选择密文攻击(IND-CCA2)安全性的多接收者公钥加密方案.基于双线性判定Diffie- Hellman假设和双线性间隙Diffie-Hellman假设,对上述所声称的IND-CPA安全性和IND-CCA2安全性进行了证明.同时,对方案的正确性及性能等进行了分析和证明.分析发现,该方案是一个安全、有效的公钥加密方案.由一个加密密钥所加密的密文可以被多个解密密钥解密而得到其所对应的明文,这使得该方案具有非常重要的应用,尤其是可以用来实现安全广播,以便在不安全的、开放的网络环境中安全地广播敏感信息.     

基于无证书的两方认证密钥协商协议

两方认证密钥协商协议的设计主要基于传统公钥密码体制和基于身份的公钥密码体制.基于无证书的认证密钥协商方案避免了基于传统公钥证书方案存在的身份管理复杂性,同时也消除了基于身份方案中所固有的密钥托管问题.Park等人在2007年提出了选择身份安全模型下抗选择明文攻击(IND-sID-CPA)的无证书加密方案,在该方案的启发下提出了基于无证书体制的两方认证密钥协商方案,并与其他方案进行了安全性和有效性比较.该方案满足目前已知的绝大多数安全属性要求,特别是完美前向安全性,PKG前向安全性,已知会话相关临时秘密信息安全性以及无密钥托管等安全特性,同时保持了良好的计算效率.     

基于椭圆曲线的加密密钥交换协议

加密密钥交换协议(EKE)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.基于验证元的EKE是针对服务器泄露攻击问题提出的.本文基于椭圆曲线密码系统的特点,给出了一个基于验证元的3EKE,该协议中,服务器通过口令实现对用户的认证;协议能够抵抗服务器泄露等攻击,...     

一个单方加密-多方解密的公钥加密方案

以Shamir的门限秘密共享方案和对称密码算法为基础,基于椭圆曲线上的双线性变换提出了一个具有多个解密者的单方加密-多方解密公钥加密方案.在该方案中,消息发送者具有一个唯一的加密密钥,而每个消息接收者都具有不同的解密密钥.使用加密密钥所加密的密文可以被任意解密密钥所解密,得到同样的明文信息.分析发现,该加密方案不仅安全有效,同时,它还具备前向保密性,即使加密者的主密钥泄露,也不会影响之前加密信息的安全性.文中方案具有非常重要的应用价值,尤其可以用来实现安全广播/组播和会议密钥的安全分发.     

一种无线网络量子密钥分配协议

论文在BB84协议基础上提出了一个无线网络量子密钥协议,该协议利用一条具有回路的量子信道传送信息并设计一种新的编码方式,使光子利用效率达到100％,密钥分配效率是BB84量子密钥分配协议的两倍或更高,并且该协议不需要容易被攻击的经典信道,更适用于无线网络.该协议通过预共享密钥方法进行身份认证,避免了攻击者跳过身份认证直接发送密钥的弊端,采用消息摘要的方法验证消息是否被篡改或窃听,由于消息摘要使用了预共享密钥进行一次一密加密,攻击者无法篡改,从而保证安全.     

抗主密钥泄露和连续泄露的双态仿射函数加密

抗密钥泄露安全的加密系统保证在攻击者获得(主)密钥部分信息的情况下仍具有语义安全性.文中设计了一个抗密钥泄露的双态仿射函数加密方案,该方案中加密策略和解密角色定义为仿射空间,并且具有再次委托能力.在双系统加密模型下,实现了自适应安全的抗有界的主密钥泄露和用户密钥连续泄露的加密方案,在标准模型下基于静态子群判定假设证明了该方案的安全性.同时,分析了方案中的主密钥和用户密钥的泄露界和泄露率,通过参数调整可以达到接近73%的泄露率,具有较好的抗泄露性质.     

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。     

基于Weil对的成对密钥协商协议

为了实现网络安全,一个重要的方法是网络用户传送加密和可鉴定的消息.此时,用来加密和鉴定的密钥应该由网络中的用户协商得到.提出了3个基于Weil对的成对密钥协商协议.在协议中,所有用户共享一个秘密信息,通过较少的步骤,同时实现密钥协商和用户认证.提出的协议满足如下的安全特性:部分密钥泄漏的安全性、完备的前向安全性、个人密钥泄漏的安全性、无不明的密钥共享和无法控制密钥等.     

一种无证书认证密钥协商协议的分析与改进*

研究无证书公钥密码系统中两方认证密钥协商协议问题。对Liu xu的无证书两方认证密钥协商协议进行安全性分析,指出该方案不具有强安全性。该方案不能抵抗密钥泄露伪装攻击和临时私钥泄露攻击。分析了方案不安全的原因,在此基础上提出一个改进的方案来修正Liu xu的方案。因此,设计看似安全的无证书两方认证密钥协商协议并不困难,但要给出协议的安全性证明并不容易。     

ABeCK模型下安全的基于属性的认证密钥协商协议

基于属性的认证密钥协商(attribute-based authenticated key agreement,简称ABAKE)协议可在保护身份隐私的通信环境中为用户建立共享的会话密钥,ABeCK(attribute-based extended Canetti-Krawczyk)模型是适用于ABAKE协议安全性分析的一种安全强度较高的模型.首先在GCDH(gap computational Diffie-Hellman)假设的基础上提出了GCPBDHE(gap computational parallel bilinear Diffie-Hellman exponent)假设,然后,基于Waters属性基加密方案提出了一个基于属性的认证密钥协商协议,并在GCPBDHE假设和CDH假设成立的条件下,证明了该方案在ABeCK模型下是安全的.与现有的ABeCK模型下安全的ABAKE协议相比,降低了通信开销.