3GPP认证与密钥协商协议安全性分析

通用移动通信系统采用3GPP认证与密钥协商协议作为其安全框架,该协议对GSM存在的安全隐患作了有效的改进.对3GPP认证与密钥协商协议进行安全性研究,分析其容易遭受4种类型攻击方式.为了解决上述存在的安全隐患,提出在位置更新与位置不变两种情况下的基于公钥密码学的认证与密钥协商协议,采用形式化的分析方式证明了所提出算法的安全性,并将该协议与已有协议在安全性方面进行了比较.结果显示,所提出的协议算法能够极大地增强3GPP认证与密钥协商协议的安全性.     

基于身份密码学的EAP-AKA方案

针对3GPP R8版本中的EPS-WLAN互联网络,分析EPS-WLAN互联网络接入认证协议EAP-AKA的安全性,指出其存在的安全隐患以及对于特定攻击存在的脆弱性。在EAP协议的基础上,引入基于身份的加密和密钥协商的要素,提出基于身份密码学的改进方案。通过性能和安全性分析,证明该协议能够在不增加协议步骤和系统负担的条件下,克服EAP-AKA协议的安全隐患,提高协议的安全性。     

基于公钥体制的3GPP认证与密钥协商协议

对比了第三代移动通信系统中的认证与密钥协商协议,分析了第三代合作伙伴计划(3GPP)最新发布的系统架构演进(SAE) Re1ease 8标准的认证与密钥协商协议,指出了协议中存在的几个安全缺陷。针对协议的安全缺陷,结合公钥密码体制提出一种改进的3GPP SAE认证与密钥协商协议。改进协议利用公钥加密机制保护用户身份信息和网络域的用户认证向量,采用动态随机数方式生成本地认证中需要的密钥。对改进协议进行安全和效率分析的结果表明,该协议可以有效解决上述安全缺陷,能以较少的资源开销获取安全性能的提升。     

基于身份的认证密钥协商协议的改进

针对已有的基于身份的认证密钥协商协议存在的安全问题,提出一种改进的基于身份的认证密钥协商协议。该协议采用双线性对运算方法,用户双方的临时和长期私钥结合进行最终会话密钥的计算,解决了原协议中存在的PKG前向安全性问题、单一依赖临时或长期私钥而存在的问题和已知临时会话密钥泄漏攻击的问题。在保证改进协议正确基础上,对协议的安全属性及协议性能进行了分析。采用SVO逻辑对协议进行形式化分析,验证了改进协议的认证性和安全性。结果表明,改进的协议满足基于身份认证密钥协商协议的所有安全性要求,与已有基于身份的认证密钥协商协议相比具有更好的安全属性及计算效率。     

工控物联网认证协议与密钥协商算法研究

随着物联网在工控领域发展的深入,终端设备的安全性显得尤为重要。文章以工控物联网为背景,研究了现有物联网认证协议与密钥协商算法所存在的问题,提出了基于工控物联网的轻量级双向认证协议和改进的McCullagh-Barreto密钥协商算法。该认证协议可为终端设备提供身份认证,密钥协商算法可为该认证协议的通信保驾护航,两者的完美结合保证了工控物联网环境的安全。     

WSN中基于ECC的轻量级认证密钥协商协议

为解决无线传感器网络密钥管理与认证协议设计中由于节点频繁移动所带来的计算量、存储量等资源消耗过大问题,提出了一种基于ECC的轻量级认证密钥协商协议。该协议主要用于网络中任意用户节点之间,以及用户节点与网络之间的双向认证和会话密钥的协商。方案采用ECC进行会话密钥协商,结合AES对称密钥加密技术保证信息传输过程的保密性。与传统的密钥协商协议相比,能够在更小的密钥量下提供更大的安全性,并减少了对节点计算量和存储量的需求。该协议在ID-BJM安全模型下证明了其安全性。分析结果表明,该协议满足前后向安全性和PKG前向安全性。     

可信计算环境下基于TPM的认证密钥协商协议

基于身份的认证密钥协商协议存在密钥托管、ID管理、ID唯一性和私钥的安全分发等问题,目前的可信计算技术为此提供了很好的解决方案。利用TPM平台中EK和tpmproof唯一性的特点,结合McCullagh-Barreto认证密钥协商协议思想,提出了一个在可信计算环境下基于TPM的认证密钥协商协议,该协议较好地解决了上述基于身份的密钥协商协议所存在的问题。用CK模型对所提协议进行了安全性分析,结果表明该协议具备已知密钥安全性,完善前向保密性及密钥泄露安全性等CK安全模型下相应的安全属性。     

IMS接入认证与密钥协商协议的优化方法

认证与密钥协商协议（AKA）协议作为通用移动通信系统（UMTS）网络的接入认证和密钥分配协议,依然被IP多媒体子系统（IMS）网络所采用,但具体流程有些改变。文章分析了IMS接入AKA的过程,指出其存在一定安全漏洞,如假P-CSCF诱骗攻击、IMPI的安全传输等．针对上述漏洞,文章利用共享密钥和公钥认证中心,设计了一种改进的认证与密钥协商优化方案．最后通过安全性分析证明了所提出的方案能有效提高IMS认证与密钥协商协议的安全性。     

3GPP2网络中AKey协商机制的研究

AKey是3GPP2网络中安全协议的根密钥,用于生成子密钥。其安全性对整个系统的安全至关重要。3GPP2采用OTASP技术利用Diffie-Hellman密钥交换协议协商AKey。在分析AKey交换过程和AKey计算方法基础上,研究该机制的安全性,并提出可能的改进措施。     

自认证公钥的无线传感器网络密钥协商协议

自认证公钥密码不需要证书管理,不存在密钥托管问题,非常适用于资源受限的无线传感器网络.但现有的自认证公钥传感网密钥协商协议存在安全性低和能量消耗大的缺点.首先分析并指出Yoon等人提出的协议不能抵抗密钥泄漏伪装攻击;然后采用MTI协议族的"隐式认证"的思想,基于椭圆曲线Diffie-Hellman假设,设计了一个新的基于自认证公钥体制的认证密钥协商协议WSN-AKA.该协议是第1个可证明安全的传感器网络自认证公钥体制密钥协商协议.与现有协议相比,该协议不仅安全性更高,而且因其密钥协商只需两次消息传递,其通信效率也最高而能耗最少.     

新型增强3GPP认证密钥交换协议

3GPP认证密钥交换协议存在两大安全缺陷：（1）该协议假设在VLR和HLR间的通信信道必须是安全的,因而易遭受攻击者接入信道后的主动攻击;（2）该协议对于移动用户易遭受重定向攻击。该文提出了一种新型增强3GPP认证密钥交换协议,克服了原协议的安全缺陷,确保了在不安全的信道上实现安全的通信,同时很好地防止了对于用户的重定向攻击,并且该新型增强协议的实施无须改动3GPP的安全体系结构。     

SE-AKA: A secure and efficient group authentication and key agreement protocol for LTE networks

To support Evolved Packet System (EPS) in the Long Term Evolution (LTE) networks, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has proposed an authentication and key agreement (AKA) protocol, named EPS-AKA, which has become an emerging standard for fourth-generation (4G) wireless communications. However, due to the requirement of backward compatibility, EPS-AKA inevitably inherits some defects of its predecessor UMTS-AKA protocol that cannot resist several frequent attacks, i.e., redirection attack, man-in-the-middle attack, and DoS attack. Meanwhile, there are additional security issues associated with the EPS-AKA protocol, i.e., the lack of privacy-preservation and key forward/backward secrecy (KFS/KBS). In addition, there are new challenges with the emergence of group-based communication scenarios in authentication. In this paper, we propose a secure and efficient AKA protocol, called SE-AKA, which can fit in with all of the group authentication scenarios in the LTE networks. Specifically, SE-AKA uses Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) to realize KFS/KBS, and it also adopts an asymmetric key cryptosystem to protect users’ privacy. For group authentication, it simplifies the whole authentication procedure by computing a group temporary key (GTK). Compared with other authentication protocols, SE-AKA cannot only provide strong security including privacy-preservation and KFS/KBS, but also provide a group authentication mechanism which can effectively authenticate group devices. Extensive security analysis and formal verification by using proverif have shown that the proposed SE-AKA is secure against various malicious attacks. In addition, elaborate performance evaluations in terms of communication, computational and storage overhead also demonstrates that SE-AKA is more efficient than those existing protocols.     

Robust biometric-based three-party authenticated key establishment protocols

This paper proposes secure and efficient biometric-based three-party authenticated key establishment (B3AKE) protocols to minimize the computation costs of each participant and fit three-party communication. The proposed B3AKE protocols adopts a three-factor authentication mechanism which uses biometric, token, and passwords for users unlike the related protocols. In addition, the proposed B3AKE protocols are composed of four sub-protocols, which are registration, biometric-based three-party authenticated key transport, biometric-based three-party authenticated key agreement (B3AKA), and password update. In order to exploit the key block size, speed, and security jointly, the proposed B3AKA protocol is based on symmetric key cryptosystems and elliptic curve cryptography. As a result, the proposed B3AKE protocols not only are secure against well-known cryptographical attacks but also provide perfect forward secrecy. Furthermore, the number of rounds is smaller by one round than the related protocols and the asymmetric key encryption/decryption operations do not need to establish a session key and authenticate between two users and a server. Thus, the proposed B3AKE protocols are very useful in limited computation and communication resource environments to access remote information systems since it provides security, reliability, and efficiency.     

三因子匿名认证与密钥协商协议

为确保通信双方的信息安全,很多认证与密钥协商（AKA）协议被提出并应用于实际场景中。然而现有三因子协议都存在安全漏洞,如易受智能卡丢失攻击、口令猜测攻击等,有的更是忽略了匿名性。针对上述问题提出了一种三因子匿名认证与密钥协商协议。该协议通过融合智能卡、口令和生物认证技术,并增加口令与生物特征更新阶段以及智能卡更新分配阶段,并利用椭圆曲线上的计算性Diffie-Hellman（CDH）假设进行信息交互,来实现安全通信。在随机预言机模型下证明了所提协议的安全性。与同类协议进行对比分析的结果表明,所提协议能有效防范智能卡丢失攻击、重放攻击等多种攻击,实现了匿名性、口令自由更新等更全面的功能,且具有较高的计算和通信效率。     

基于认证测试方法的EAP-AKA协议分析

EAP-AKA(Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement)是WLAN的认证和密钥分配协议;认证测试是一种以串空间理论为基础的安全协议分析验证方法。运用认证测试方法对EAP-AKA协议的双向身份认证过程进行了分析证明,结果说明EAP-AKA能够保证移动终端和认证服务器之间的双向认证。     

Simulatable certificateless two-party authenticated key agreement protocol

Key agreement (KA) allows two or more users to negotiate a secret session key among them over an open network. Authenticated key agreement (AKA) is a KA protocol enhanced to prevent active attacks. AKA can be achieved using a public-key infrastructure (PKI) or identity-based cryptography. However, the former suffers from a heavy certificate management burden while the latter is subject to the so-called key escrow problem. Recently, certificateless cryptography was introduced to mitigate these limitations. In this paper, we first propose a security model for AKA protocols using certificateless cryptography. Following this model, we then propose a simulatable certificateless two-party AKA protocol. Security is proven under the standard computational Diffie-Hellman (CDH) and bilinear Diffie-Hellman (BDH) assumptions. Our protocol is efficient and practical, because it requires only one pairing operation and five multiplications by each party.     

一种能抵抗拒绝服务攻击的RFID安全认证协议

在分析现有一些RFID认证协议的基础上,采用流密码加密和密钥动态更新的方法设计了一种能抵抗拒绝服务攻击的RFID安全认证协议。对该协议的安全性和性能进行了分析,结果表明协议能够有效防止拒绝服务攻击、隐私攻击、窃听攻击、重传攻击,同时解决了RFID的隐私问题。     

移动通信中可证安全的双向认证密钥协商协议

在基于无线网络的分布式环境中,带认证的密钥协商协议对通信双方是否能够建立安全的会话至关重要.同时,协议的可证安全也逐步得到重视.在借鉴以往无线通信密钥建立协议的基础上,提出了一个可相互认证的密钥协商协议MAKAP(mutual authenticated key agreement protocol),并在Bellare和Rogaway的模型下证明了它的安全性,同时分析了其计算代价.与以往许多协议相比,MAKAP协议不仅在安全证明上有较明显的优势,而且其计算量也不大,有较高的实用性.