基于分組密碼的消息認(rèn)證碼研究.pdf

1、本文對(duì)基于分組密碼的消息認(rèn)證碼進(jìn)行了研究，包括消息認(rèn)證碼的安全性分析，消息認(rèn)證碼算法的改進(jìn)，安全性證明的改進(jìn)以得到一個(gè)更好的上界等，主要成果有：
　　 (1)OMAC1"算法是OMAC的一個(gè)改進(jìn)算法，旨在消除OMAC中最后兩個(gè)密鑰之間的簡(jiǎn)單代數(shù)關(guān)系，提高OMAC抵抗密鑰恢復(fù)攻擊和偽造攻擊的能力。但有關(guān)研究表明，即使在底層分組密碼是一個(gè)偽隨機(jī)置換的假設(shè)下，也不能證明OMAC1"的安全性。能構(gòu)造一個(gè)滿(mǎn)足一定條件的偽隨機(jī)置換，使得利用

2、該偽隨機(jī)置換的OMAC1"不再安全，攻擊者僅需一次詢(xún)問(wèn)便能得到成功的偽造。因此，OMAC1"并沒(méi)有真正提高OMAC的安全性，OMAC1"的安全性較OMAC弱。因?yàn)镺MAC1"的密鑰之間存在常數(shù)異或的關(guān)系，當(dāng)?shù)讓臃纸M密碼滿(mǎn)足在一定相關(guān)密鑰攻擊下是一個(gè)RKA-PRP的更高安全性假設(shè)，證明了OMAC1"是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)。
　　 (2)盡管目前一些分組密碼在已知的相關(guān)密鑰攻擊下仍然是安全的，但和偽隨機(jī)置換的假設(shè)相比，分組密碼在一定相關(guān)密

3、鑰攻擊下是一個(gè)RKA-PRP的假設(shè)要求過(guò)高。事實(shí)上，幾乎所有基于分組密碼的消息認(rèn)證碼的安全性都是建立在底層分組密碼是一個(gè)偽隨機(jī)置換的假設(shè)上。將兩個(gè)密鑰之間的固定差分設(shè)為全0，并在CBC鏈中引入一個(gè)加密的常數(shù)，改進(jìn)了OMAC1"算法。改進(jìn)的OMAC1"能在底層分組密碼是一個(gè)偽隨機(jī)置換的假設(shè)下，證明是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)。并分析了改進(jìn)方法的合理性。
　　 (3)基于有向無(wú)環(huán)圖DAG結(jié)構(gòu)的消息認(rèn)證碼利用滿(mǎn)足偽隨機(jī)函數(shù)保持性的一系列帶權(quán)圖。它

4、包含了許多廣泛使用的消息認(rèn)證碼，比如XCBC，TMAC，OMAC，以及PMAC等。改進(jìn)了基于DAG的消息認(rèn)證碼的安全性證明，得到一個(gè)新的上界O(qσ/2n)，其中，q是攻擊者詢(xún)問(wèn)的次數(shù)，σ是所有詢(xún)問(wèn)所包含的分組總數(shù)。
　　 (4)PMAC是一種可并行運(yùn)算的消息認(rèn)證碼。消息的所有分組在分組密碼加密前先要進(jìn)行掩蓋，以防止利用明文特征進(jìn)行攻擊。但這個(gè)過(guò)程也泄露了可以利用的信息。利川這些邊信息，得到一利新的PMAC的攻擊方法，該方法在長(zhǎng)

5、消息的應(yīng)川環(huán)境很實(shí)用。
　　 (5)證明了OPMAC是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)，原OPMAC儀證明了其具有不可偽造性。對(duì)一個(gè)消息認(rèn)證碼來(lái)說(shuō)，偽隨機(jī)函數(shù)是一個(gè)比不可偽造性更強(qiáng)的安全性定義。OPMAC不僅僅具有不可偽造性，還是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)。而且，所得到的新上界是用所有詢(xún)問(wèn)所包含的分組總數(shù)表示的形式，不再是用最長(zhǎng)消息長(zhǎng)度表示的形式。當(dāng)詢(xún)問(wèn)消息的長(zhǎng)度嚴(yán)重失衡時(shí)，這是一個(gè)更好的界。
　　 (6)在一些安全協(xié)議中，經(jīng)常需要同時(shí)認(rèn)證一組數(shù)據(jù)。

6、但普通消息認(rèn)證碼的輸入僅為單個(gè)的字符串，因此，有必要設(shè)計(jì)一種輸入可為字符串向量的消息認(rèn)證碼。文中得到兩種不同的輸入可為字符串向量的消息認(rèn)證碼的構(gòu)造方法。第一個(gè)基于合成的通用哈希函數(shù)，先用一個(gè)并行的通用哈希函數(shù)處理字符串向量，所得結(jié)果輸入另一個(gè)通用哈希函數(shù)，然后用分組密碼加密得到認(rèn)證標(biāo)記。并在底層分組密碼是一個(gè)偽隨機(jī)置換的假設(shè)下，證明了它是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)。但它需要三個(gè)密鑰。第二種構(gòu)造方法利用分組密碼，模擬PMAC的結(jié)構(gòu)，得到的輸入可為字符