基于格的两方口令认证密钥交换协议

口令认证密钥交换协议能使共享低熵的通信方在开放的网络中建立安全的会话密钥,基于Gorce-Katz框架提出了基于格的两方口令认证密钥交换(password-based authenticated key exchange,2PAKE)协议,协议采用具有近似平滑投射哈希函数(approximate smooth projective Hash,ASPH)性质的选择明文攻击(chosen plaintext attack,CPA)安全的和带有标签的选择密文攻击(chosen ciphertext attack,CCA)安全的密码体制,利用平滑投射函数的纠错性生成随机参数,通过伪随机函数计算会话密钥;与同类协议相比,该方案降低客户端密钥长度,减少服务器端投射密钥的生成次数,具有较高的效率以及完美前向安全性,在抵抗量子攻击的同时可实现显式双向认证.

标准模型下高效的三方口令认证密钥交换协议

三方口令认证密钥交换协议允许两个分别与服务器共享不同口令的用户在服务器的协助下建立共享的会话密钥,从而实现了用户间端到端的安全通信.现阶段,多数的三方口令认证密钥交换协议都是在随机预言模型下可证明安全的.但在实际应用中,利用哈希函数对随机预言函数进行实例化的时候会给随机预言模型下可证明安全的协议带来安全隐患,甚至将导致协议不安全.以基于El Gamal加密的平滑投射哈希函数为工具,在共同参考串模型下设计了一种高效的三方口令认证密钥交换协议,并且在标准模型下基于DDH假设证明了协议的安全性.与已有的同类协议相比,该协议在同等的安全假设下具有更高的计算效率和通信效率,因此更适用于大规模的端到端通信环境.

格上基于密文标准语言的可证明安全两轮口令认证密钥交换协议

降低口令认证密钥交换(Password-based Authenticated Key Exchange,PAKE)协议的通信轮次和安全性假设是格上PAKE协议的重要优化方向.平滑投射哈希函数(Smooth Projective Hash Function,SPHF)是构造PAKE协议的重要数学工具,但现有的基于格的SPHF多不能在超多项式模数下应用.为此,本文提出了两种格上基于密文标准语言的SPHFs,在不增加通信开销和存储开销的前提下解决了上述问题.基于上述SPHFs,本文提出了一种基于格的可证明安全的两轮PAKE协议,该协议可以抵抗量子攻击,在不需要零知识证明和随机预言机的前提下,降低了协议通信轮次和安全性假设;本文还基于更加准确的标准安全模型对所提出的协议进行了严格的安全性证明.实验证明,本文提出的协议具有更优的通信轮次复杂度、计算开销、安全性假设和实际安全性.