一种车联网中的无证书匿名认证密钥协商协议

在车联网中,各节点在开放的无线信道上通信,因此易受到恶意攻击,保障车辆通信过程中消息的完整性和身份的匿名性变得至关重要。针对现有的WZQ协议无法抵抗临时密钥泄露攻击问题,文章提出一种车联网中的无证书匿名认证密钥协商协议iWZQ。iWZQ采用无证书签名技术,解决了复杂的密钥存储和密钥托管问题,同时将身份认证与交通消息验证分离,避免了频繁检查消息撤销列表的问题。此外,通过可证明的安全理论和Scyther工具证明了文章所提协议的安全性。将文章所提协议与其他协议进行性能比较,结果表明,iWZQ在提高安全性的同时能够有效降低计算开销和通信开销。

CCA安全的抗连续泄露的广播密钥封装机制

传统公钥基础设施中的证书复杂管理和身份基密码体制中的密钥托管等问题在基于证书的密码体制下得到了很好的解决,因此无证书密码体制近年来得到了广泛关注.此外,在现实应用中,攻击者基于冷启动、边信道等各种各样的泄露攻击获得密码机制内部敏感状态(如秘密钥等)的泄露信息,导致在传统理想模型下被证明安全的密码机制不再具有相应的安全性.此外,由于广播通信模式具有较高的消息通信效率,多个具有广播通信功能的密码原语相继被提出.针对基于证书密钥封装机制对泄露容忍性和广播通信等性能的需求,提出抗泄露的基于证书的广播密钥封装机制的实例化构造,并基于判定的Diffie-Hellman困难性假设对其选择密文攻击下的安全性进行了证明.此外,为进一步增强该构造的实用性,研究了广播密钥封装机制的连续泄露容忍性,通过定期更新用户密钥的方式实现了对连续泄露攻击的抵抗目标.与现有工作的分析对比表明,该构造在保证安全性可证明的基础上,不仅实现了抵抗泄露攻击和广播通信的功能,而且拥有较高的计算效率.

一种无证书的车联网认证密钥交换协议

车联网的发展提高了智能交通系统的舒适性和安全性,设备与基础设施之间的通信变得更加频繁.而开放的网络环境使车联网中的设备更易受到恶意攻击.针对车联网网络环境复杂、节点数量多、节点移动速度快的特点,提出了一种基于椭圆曲线加密的匿名无证书认证密钥交换协议.该协议采用部分密钥托管、无证书签密等技术,实现双向认证、假名更新和身份溯源的功能,有效实现车辆与路边单元的匿名认证密钥交换.最后对协议进行了安全性证明和性能分析,并与相关协议的安全属性、计算开销和通信开销进行分析对比,结果表明,与相关协议比较其综合性能更优.

具有多接收者的抗泄露匿名密钥封装机制

基于证书的密码体制在继承传统公钥基础设施和身份基密码体制优势的同时,避免了证书管理和密钥托管等不足.为了向基于证书的密钥封装机制提供匿名性和抗泄露攻击的能力,本文提出具有多接收者的抗泄露匿名密钥封装机制的形式化定义及抵抗泄露攻击的安全模型,并给出具体的实例化构造;同时基于判定的Diffie-Hellman假设的困难性,对上述实例泄露容忍的选择明文攻击安全性进行了证明.与现有相关构造相比,本文方案不仅具有匿名性、泄露容忍性和多接收者等更优的性能,而且当为多个用户生成封装密钥时具有更优的计算效率.

NIST抗量子密码标准候选算法中基于格的公钥加密与密钥封装机制介绍

基于格的后量子密码方案在安全性、密钥尺寸和运算速度等方面相较于其他方案都有一定优势,被认为是最有潜力的后量子密码方案.本文综述了美国国家标准技术研究所发起的后量子密码竞赛中所有基于格的公钥加密方案与密钥封装机制,从方法论以及困难性假设的角度进行分类,详细介绍了各自的设计思路与细节.针对重点算法KYBER、SABER、FrodoKEM、LAC、NewHope以及基于NTRU的算法,从底层设计、参数选择、性能对比等方面进行全面比较.总结了竞赛最新进展并分析了目前设计方案需要注意的问题,介绍了未来后量子密码方案设计潜在的发展方向.

支持多密文批量审计的解密外包SM9-HIBE密钥封装机制

SM9-HIBE密钥封装机制的解密操作需要2次双线性配对运算,在设备算力受限且需对大规模信息资源进行高频解密时,配对运算的高额计算开销会束缚系统的有效部署。为此,基于SM9-HIBE提出了一种支持解密外包和多密文批量审计的新型密钥封装机制OASM9-HIBE,并利用Fujisaki-Okamoto转换技术在随机谕言模型下证明了OASM9-HIBE具备RCCA安全性。OASM9-HIBE将计算繁重的双线性配对运算全部安全外包至算力强大的云端,第k层用户只需执行一次简单的指数运算即可完成最终解密,有效提升了原SM9-HIBE的解密效率,OASM9-HIBE同时运用密钥盲化技术实现了多份转换密文的高效批量审计功能,从而拓展了SM9系列算法的应用领域。

无证书体制下的多接收者签密密钥封装机制

无证书签密密钥封装机制(CLSC-KEM)与数据封装机制共同构成无证书混合签密方案。该文提出一个新的概念:无证书体制下的多接收者签密密钥封装机制(mCLSC-KEM)。给出了mCLSC-KEM的定义以及安全模型,并构造了一个具体的方案。该方案比一般性构造(对每个接收者分别运行CLSC-KEM)高效很多,其密钥封装仅需计算1个双线性对,且对应的数据封装仅需运行1次对称加密,而一般性构造需计算n个双线性对和n次数据封装(设n个接收者)。在随机预言模型下,基于Gap双线性Diffie-Hellman问题,该文的方案是可证明安全的。

带标签的基于证书密钥封装机制

基于证书加密方案通常将消息空间限制于某个特殊的群并且不适合大块消息加密.为了解决这一问题,将带标签的密钥封装机制引入到基于证书系统中,提出了带标签的基于证书密钥封装机制的形式化定义及安全模型.在此基础上构造了一个带标签的基于证书密钥封装方案,并证明了该方案在随机预言模型下是自适应选择密文不可区分的.

标准模型下高效安全的基于证书密钥封装机制

基于证书密码体制有机结合了传统公钥密码体制和基于身份密码体制,不仅克服了基于身份密码体制固有的密钥托管和密钥分发问题,而且简化了传统公钥基础设施中复杂的公钥证书管理,是一种颇受关注的新型公钥密码体制.基于证书密钥封装机制,将密钥封装机制与基于证书密码体制相结合,具备基于证书密码体制的优良特性.基于双线性对,提出了一个高效的并且可证明安全的基于证书密钥封装机制方案.在标准模型下基于判定性截断q-ABDHE问题和判定性1-BDHI问题的困难性,该方案被证明满足适应性选择密文攻击下的不可区分安全性,即满足选择密文安全性.与已有的标准模型下安全的基于证书密钥封装机制方案相比,该方案具有更高的计算效率和更低的通信带宽要求.

抗密钥泄露的无证书签密方案

传统无证书签密方案在实际应用环境中容易遭受边信道攻击,带来密钥泄露问题。为抵制此类攻击,基于椭圆曲线密码体制及双线性对提出一种抗密钥泄露的无证书签密方案,并在随机预言机模型下证明方案的安全性建立在判定Diffie-Hellman问题的困难性之上,且能抵制适应性选择密文及密钥泄露攻击,满足选择消息及密钥泄露攻击下的存在不可伪造性。该方案没有使用构造复杂的非交互式零知识证明系统(NIZK),在签密阶段不含双线性对运算,与同类方案相比,能抵制密钥泄露攻击且具有较高的运算效率。

标准模型下安全的基于证书密钥封装方案

混合加密是将公钥加密与对称加密结合的一种加密技术.将密钥封装机制引入到基于证书加密方案中,提出了基于证书密钥封装机制的形式化定义及安全模型,构造了一个基于证书密钥封装方案.基于判定双线性Diffie-Hellman困难问题假定,在标准模型下证明提出的方案是自适应选择密文安全的.

抗签名密钥泄露的可撤销无证书签名

当用户的私钥泄露或使用权限到期时,系统如何撤销该用户是亟待解决的问题.这一问题在传统公钥系统TPKC和基于身份的公钥系统IBC下已有解决方案,然而在无证书公钥系统中,这一问题至今没有得到很好的解决.我们知道,无证书公钥系统没有庞杂的证书库和密钥托管问题,只是算法的计算量稍有增加,是TPKC和IBC之外的一种较理想的公钥系统,所以对它的撤销机制的研究十分必要.设计了一种可撤销的无证书签名方案,基本原理是:系统定期地给每个未被撤销的用户生成新的时间密钥,并通过公共信道传输给用户.相比现有的Al-Riyami和Paterson的撤销机制而言,该方案更加高效.同时,新方案达到了抗签名密钥泄露的安全性,且签名密钥的长度非常短.在CDH困难性假设下,该方案是UF-CMA可证明安全的.

一种基于身份和密钥封装机制的加密方案

提出一个基于身份和密钥封装机制的加密方案,采用对称加密技术实现信息的高效加密解密,利用基于身份的密码算法传递对称密钥。该方案扩展了标准模型下可证明安全的选择密文攻击的加密方案,其安全性规约为判定性Diffie-Hellman假设。分析结果表明,该方案对抵抗自适应选择密文攻击是不可区分的。

抗泄露的(分层)身份基密钥封装机制

在真实应用环境中,冷启动、边信道等物理攻击方式的出现,使得敌手能够获得参与者内部私有状态的泄露信息,从而导致传统可证明安全的密码机制在有泄露的环境下已无法继续保持其原有的安全性,因此更多的密码学研究者开始致力于抗泄露密码机制的研究.混合加密技术同时具备了对称加密和非对称加密的优势,由于身份基密钥封装机制(Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,IB-KEM)是身份基混合加密机制的重要组成部分,近年来得到了广泛关注.为满足真实环境的抗泄露性需求,抗泄露IB-KEM被提出;然而现有的构造在计算、传输和存储等方面均存在不足.针对上述不足,本文提出了选择密文攻击(Chosen-Ciphertext Attacks,CCA)安全的抗泄露IB-KEM的通用构造,并基于底层IB-KEM的选择明文攻击(Chosen-Plaintext Attacks,CPA)安全性对通用构造的CCA安全性进行了形式化证明.此外,为展示本文通用构造的实用性及普遍性,分别设计了 IB-KEM和分层身份的身份基密钥封装机制(Hierarchical Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,HIB-KEM)的具体实例,并在选择身份的安全模型下,基于判定的双线性Diffie-Hellman假设和双线性Diffie-H ellman指数假设对本文实例的CPA安全性分别进行了证明.最后,为了实现抵抗连续泄露攻击的目标,本文研究了各实例的密钥更新算法.相较于已有CCA安全的抗泄露IB-KEM,本文构造在计算、传输和存储等方面具有一定的优势.

标准模型下格上的密钥封装机制

密钥封装机制(key encapsulation mechanism,KEM)使得会话双方能够安全地共享一个随机的会话密钥,改善了使用公钥加密明文时空间受限的问题,是大规模网络中密钥分发和密钥管理问题的有效解决方案之一。提出一种标准模型下安全高效的格上的密钥封装机制,将陷门函数与带误差学习问题(learning with errors,LWE)算法相结合,并引入参与者的身份信息,保证密钥封装机制的机密性和可认证性,可抵抗现有已知量子算法攻击。采用密文压缩技术,对封装后的密文元素进行压缩,分析结果表明,能够有效提高传输效率。在标准模型下,该机制安全性归约至判定性LWE的难解性,并包含严格的安全性证明。其安全性为可证明的选择密文安全,适用于多种类型基于格的密钥交换协议方案。

一种基于密钥捆绑的无证书签名方案

针对传统无证书签名方案中公钥和公钥持有者之间缺乏认证的问题,提出了一种基于密钥捆绑的无证书签名方案。在随机预言机模型和Inv-CDH困难问题假设下证明了方案的安全性。同时与其他无证书签名方案进行了效率比较,结果表明所提方案在计算效率上有一定优势,适用计算能力受限的物联网应用场合。

用密钥封装机制实现IPSec密钥建立

提出在网络层的安全协议IPSec中引入密钥封装机制(KEM),通过密钥传输实现IPSec密钥建立。在目前基于密钥交换的IKEv2协议之外,提供了另一种密钥建立的方法。对所给协议的分析表明,在同样需要交换证书进行消息认证的情况下,KEM密钥传输协议与IKEv2协议同样安全,并且更加有效。

无证书公钥密码体制研究

无证书公钥密码体制(certificateless public key cryptography,简称CL-PKC)是在基于身份的公钥密码体制(identity-based public key cryptography,简称ID-PKC)的基础上提出来的一种新型公钥密码体制,没有密钥托管问题、不需要使用公钥证书,使得无证书公钥密码体制从其概念提出的初始就受到了学术界和工业界的极大关注.从2003年至今,它一直是密码学和信息安全领域非常活跃的研究热点.其理论和技术在不断地丰富和发展.到目前为止,已经积累了大量的研究成果.将对这些成果进行较为系统的整理、分析、比较和简要的评述,并探讨该领域研究尚存在的不足及值得进一步研究的问题.

密钥隔离的无证书聚合签名

无证书的聚合签名的提出是为了解决密钥托管问题以及复杂的证书管理问题.然而在无证书的聚合签名中,一旦某一签名者的密钥发生泄漏,所有由此签名者参与生成的聚合签名都将不再安全.为了减小无证书的聚合签名中密钥泄漏带来的危害,本文首次将密钥隔离安全机制嵌入到无证书的聚合签名中,提出了密钥隔离的无证书聚合签名的概念和安全模型,并给出了一个实用的方案,通过与协助器的交互,实现了对签名者密钥的定时更新.同时证明了方案在随机预言机模型下是安全的,即,满足密钥隔离安全、强密钥隔离安全和安全密钥更新的性质.

一种新的无证书签密方案

分析王会歌等人提出的一种无证书的签密方案(W-CL-SC)发现,由于公钥设置不合理,W-CL-SC方案没有实现抗密钥托管属性。提出一种新的无证书签密方案,引入更强的敌手模型证明新方案能达到抗密钥托管、IND-CCA2安全和EUF-CMA安全。分析表明,新机制是安全和有效的。