認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、密鑰協(xié)商協(xié)議是保證參與者在開放的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)安全通信的一種重要手段。通過密鑰協(xié)商協(xié)議獲得的臨時(shí)會(huì)話密鑰，參與者們可以加密本次通信中的后續(xù)會(huì)話，從而實(shí)現(xiàn)安全的會(huì)話過程。這種密鑰建立方式公平、簡(jiǎn)單，且參與各方無需信任其它參與者，有著較強(qiáng)的實(shí)用性，受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，也在工業(yè)界得到了大量的應(yīng)用。
　　密鑰協(xié)商的目的是在不可靠的通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)參與者的安全會(huì)話，在這種環(huán)境下，存在著多種多樣的攻擊方式，從而決定了分析與設(shè)計(jì)密鑰協(xié)商協(xié)議的復(fù)雜

2、性。目前，可證明安全理論是保證協(xié)議實(shí)現(xiàn)有條件安全的重要手段。在既定的安全目標(biāo)下，可證明安全理論將協(xié)議的安全性歸約于數(shù)學(xué)問題的難解性。如果這些數(shù)學(xué)問題的難解性被公認(rèn)是成立的，那么就可以保證協(xié)議的安全性。
　　本文圍繞認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議的分析與設(shè)計(jì)展開研究，分別從雙方、三方和多方三個(gè)方面對(duì)安全協(xié)議的設(shè)計(jì)、現(xiàn)有協(xié)議的分析以及協(xié)議所依托的安全模型改進(jìn)進(jìn)行了較深入的討論，完成了以下七方面的工作：
　　1）總結(jié)了設(shè)計(jì)安全協(xié)議的基本原則，指

3、出合理的安全目標(biāo)是設(shè)計(jì)安全協(xié)議的首要條件。在此基礎(chǔ)上，歸納了認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議應(yīng)實(shí)現(xiàn)的基本安全目標(biāo)。
　　2）設(shè)計(jì)了兩個(gè)新的雙方認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議，并在eCK模型下進(jìn)行了嚴(yán)格的形式化證明。eCK模型是目前用于雙方認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議的模型中，賦予敵手最強(qiáng)攻擊能力的安全模型。與已有的在CK模型或eCK模型下安全的雙方協(xié)議相比，新協(xié)議的安全假設(shè)基于CDH問題，明顯弱于比較對(duì)象使用的DDH問題或GDH問題。
　　3）基于口令的協(xié)議是密鑰協(xié)

4、商的一個(gè)重要分支，而在三方口令認(rèn)證密鑰協(xié)商的安全模型中，INDOCRYPT2008上日本學(xué)者K. Yoneyama基于eCK模型構(gòu)造的3eCK模型是目前賦予敵手最強(qiáng)的攻擊能力的安全模型。基于這一理論，我們提出了一個(gè)在該模型下安全的三方口令認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議，新協(xié)議是首個(gè)基于CDH安全假設(shè)的三方口令協(xié)議，在證明過程中，首次使用了在EUROCRYPT2008上提出的陷門測(cè)試技術(shù)，利用該技術(shù)，可以為模擬者解決CDH問題構(gòu)造一個(gè)判定預(yù)言，而這一判

5、定預(yù)言并不需要對(duì)應(yīng)的離散對(duì)數(shù)。
　　4） GBG模型是目前針對(duì)多方認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議的賦予敵手最強(qiáng)攻擊能力的安全模型，但我們發(fā)現(xiàn)，GBG模型中并沒有包含臨時(shí)私鑰泄露攻擊。我們首先利用這一攻擊對(duì)在GBG模型下可證明安全的BGS協(xié)議進(jìn)行安全性分析，之后指出GBG模型的缺點(diǎn)并提出了擴(kuò)展后的GBG模型，在新模型下對(duì)改進(jìn)的BGS協(xié)議進(jìn)行了嚴(yán)格的形式化論證。
　　5）分析了寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)規(guī)范中的密鑰協(xié)商協(xié)議，指出該協(xié)議不能抵抗未知密鑰共

6、享攻擊和冒充攻擊，也不具備前向安全性和密鑰確認(rèn)的性質(zhì)?；谶@些發(fā)現(xiàn)，我們提出了一個(gè)改進(jìn)的協(xié)議版本，新協(xié)議在計(jì)算量有微小增加的前提下彌補(bǔ)了這些安全漏洞。
　　6）2008年，我國(guó)臺(tái)灣學(xué)著T. Chen等人提出了一種三方口令認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議，該協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)器不需要保存參與者的口令，從而降低了服務(wù)器成為攻擊對(duì)象的危險(xiǎn)性，協(xié)議僅需要三輪即可實(shí)現(xiàn)參與者雙方的密鑰協(xié)商目標(biāo)，計(jì)算量消耗也相對(duì)較低。但如果該協(xié)議中的VA和VB丟失，敵手可以