Diffie-Hellman密钥交换的算法实现与应用研究

研究在PC机上用二进制指数分解法进行大数模运算;制作应用软件,在Internet/Intranet上,用服务端与客户端点对点即时通信的方式,按Diffie-Hellman规则完成密钥交换。

有限域上的椭圆曲线离散对数及Diffie-Hellman密钥交换

本文介绍了椭圆曲线的基本知识和有限域上的椭圆曲线离散对数问题,并详细阐述了椭圆曲线上乘法的快速算法。这种快速算法可以应用于 Diffie-Hellman密钥交换过程。本文最后用一个例子说明了这个交换过程。

Diffie-Hellman密钥交换技术综述

本文主要介绍密钥交换技术的形成,理论及其应用。分析了Diffie-Hellman密钥交换协议以及其延伸产物动态多方Diffie-Hellman密钥交换协议。同时对此协议的性能作了比较详细的分析,最后给出他们的应用。

Diffie-Hellman密钥交换协议设计与实现

为了能够真正在2个通信参与者Alice和Bob之间协商1个密钥,就必须确保他们在协议运行过程中收到的信息的确是来自真实的对方。本文给出了1种基于随机字符串的认证密钥交换协议以对Diffie-Hellman密钥交换协议进行改进。这对于电子商务等很多网络应用而言是至关重要的。本文也给出了这种协议的安全性分析,并描述了基于JAVA的实现。

翻转课堂在Diffie-Hellman密钥交换协议教学中的应用

Diffie-Hellman密钥交换协议是密码学中一个非常重要的内容。对于学生来说,协议的主要内容较容易理解,但其安全性的证明却较难。针对此特点,将翻转课堂的教学模式应用于此协议的教学中:一方面,学生通过观看视频和完成作业,可以有效地学习此协议的主要内容;另一方面,学生通过课前思考和教师的课堂讲解,能较好地理解此协议安全性的证明。

基于一类群的Diffie-Hellman密钥交换协议

多数公钥密码体制是建立在交换群上的,近年来基于非交换群的体制也得到了快速发展。Diffie-Hellman密钥交换协议已在许多商业产品中得到应用。该文基于一类附加特殊圈的左乘法群以及共轭搜索问题的变形困难问题,选用一种新的映射来研究Diffie-Hellman密钥交换协议。

基于SM2的标识认证密钥交换协议

会话密钥(SessionSecretKey,SSK)可在远程实现各方之间的安全通信,在实际的开放网络部署中具有重要地位。传统SSK主要是基于公钥基础设施的认证密钥交换(Authenticated Key Exchange, AKE)协议构建的,因涉及证书的颁发、更新、撤销等繁琐操作,面临昂贵的计算、通信和存储开销。虽然基于标识(Identity, ID)的AKE(ID-AKE)协议可解决这个问题,但目前的大部分ID-AKE协议均基于国外密码算法设计,尚未见基于国产商用密码算法的ID-AKE协议在国内外刊物上正式发表,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。SM2认证密钥交换(Authenticated Key Exchange From SM2, SM2-AKE)协议因具有高安全和高效率的特性,在商用密码中得到广泛应用。但证书管理开销问题仍未被解决,这将极大限制了SM2-AKE协议的应用与推广。文章于标识密码(Identity-based Cryptography, IBC)体系下采用类Schnorr签名密钥生成方法,基于SM2设计了一种标识认证密钥交换(SM2-ID-AKE)协议,并在CDH安全假设和随机谕言模型下证明了该协议的安全性。最后的理论分析和仿真实验结果表明,与现有的ID-AKE协议相比,文章协议至少节省66.67%的通信带宽和34.05%的计算开销,有效降低和减轻了系统的代价和负担,更能够适应网络通讯部署等领域下不同用户的安全通信服务需求。

基于SM2数字签名的区块链匿名密钥交换协议

区块链技术因其去中心化、匿名性、不可篡改、不可伪造等优点,已经成为我国的一项前沿技术,在各领域得到广泛的应用。虽然用户可利用区块链发布匿名交易,有效隐藏交易双方的身份信息,但双方交易完成后传输交易相关数据可能破坏匿名性。这是因为在数据传输过程中,为了保证双方通信安全,往往使用认证密钥交换协议认证双方身份,计算会话密钥建立安全信道。由于传统的认证密钥交换协议涉及双方的长期公私钥对信息,所以将泄露交易双方的身份信息。虽然区块链匿名密钥交换可基于交易双方的历史链上交易完成密钥交换,有效保障交易双方的匿名性,但现有区块链匿名密钥交换协议主要基于国外密码算法设计,难以适用于国产区块链平台,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为丰富国产商用密码算法在区块链匿名密钥交换方面的研究,满足区块链交易后双方匿名安全通信的需求,本文以SM2数字签名算法和区块链为基础,构造非交互式和交互式两种区块链匿名密钥交换协议。并在CK安全模型中证明非交互式的协议满足会话密钥安全,交互式的协议满足有前向安全性的会话密钥安全。最后通过理论分析和编程实现结果表明,本文协议在没有比现有协议消耗更多的计算开销与通信代价的前提下,可适用于国产化区块链平台。

智能车载网络中匿名认证与密钥交换协议

智能车载网络是实现智能交通系统的核心,近年来受到学术界越来越多的关注,但车载网络固有的开放性、脆弱性导致其面临许多安全问题。为解决智能车辆与附近RSU之间双向认证和会话密钥的交换以及智能车辆的身份匿名性问题,提出智能车载网络中匿名认证与密钥交换协议。协议中设计了基于身份的数字签名算法,使得智能车辆以身份完全匿名的方式向附近的路边基站单元发送认证信息。当路边基站单元通过认证之后,计算一个消息认证码作为响应信息发送给请求认证的智能车辆,以实现双向认证。此外,在匿名认证的同时还能进行会话密钥的协商,用于后续的安全保密通信。协议是基于身份密码系统设计的,不需要复杂的证书管理。性能评估表明,所提协议能够有效部署在智能车载应用场景。

基于格的身份基认证密钥交换协议

基于格理论密码体制已逐渐成为后量子领域的研究热点.身份基认证密钥交换协议在通信领域中应用广泛,具有很强的实用性.然而大多数格上构造的此类协议计算复杂度较大,并且没有实现完美前向安全性.本文基于环上带误差学习问题构造了一个格上基于身份的认证密钥交换协议.协议采用Peikert式误差协调机制实现密钥比特的均匀性,并且在系统初始化阶段不需要额外运算生成主公钥;此外,协议提供了双向认证、完美前向安全以及临时密钥泄露安全性.形式化的安全性分析和性能评估表明所提协议是安全且高效的.

适用于智能电网的三方认证密钥交换协议

大部分现有智能电网环境下的认证方案都存在需要人工参与或运行性能不高的缺点,不能满足智能电网的实际需求。鉴于此,提出了一种新的三方认证密钥交换协议,用于智能电表、服务提供商和控制中心三方之间的认证和密钥建立。基于物理不可克隆函数,去除了需要人工参与协议运行的缺陷。结合BAN逻辑和非形式化分析方法,对协议的安全性进行了证明。与同类代表性协议相比,所提协议具有更好的安全性和更高的效率。

Diffie-Hellman算法实现密钥交换的过程分析

随着计算机技术的不断发展,网络的安全问题日益严重,重要数据在传递过程的存在高风险,为了确保数据的安全,我们现在主要采取的方式就是加密,让第三方即使获取了密文数据仍然难以破解,让合法授权者来读取对应的数据,这也是数据安全的宗旨。

理想格上的多阶段认证密钥交换协议

现有的格基认证密钥交换协议普遍基于Bellare-Rogaway等单阶段模型,忽略了实际通信场景中会话密钥建立的阶段分离。针对这一问题,基于MSKE模型提出了一种格基多阶段认证密钥交换协议。该方案使用预共享的口令进行认证,并使用Peikert误差消除机制结合服务器静态密钥实现多阶段密钥协商。分析表明,该方案整体只引入少量计算开销,实现了双向认证、二阶会话密钥完美前向保密、抗量子攻击等特性,在MSKE模型下满足KD-2FS-M安全等级,是一种简单高效的后量子多阶段密钥交换协议。

基于有限域密钥交换的一次一密实现算法

一次一密的实际应用是世界性难题,签于此,提出一种可行的解决方案.该方案利用一种阶为梅森素数的有限域密钥交换算法(即公钥密码算法),在收发双方不需要预先提前分配、传输和存储对称密钥,只要求收发双方公开自己的公钥,而保密自己的私钥,每通信1次就更换私钥及相关的公钥,完全实现一次一密的完善保密性.阶为梅森素数的有限域公钥密码算法本身基于模2运算,便于软硬件快速实现,理论分析和计算仿真均证明其有效性,具有广泛的理论和实际应用价值.

基于SM9和FALCON的密钥交换协议设计

SM9是我国首个全体系纳入ISO/IEC标准的标识密码算法,FALCON是NIST后量子竞赛优胜算法。本文基于SM9和FALCON设计了一个新的密钥交换协议。协议通过校验FALCON签名的有效性来鉴别信息发送方的身份,基于SM9公钥加密算法保障共享的256比特秘密数据串的机密性,通过密钥派生函数,利用双方生成的随机数据串和双方的标识信息生成一个定长的共享会话密钥。结合BAN逻辑证明和非形式化分析方法,对协议的安全性进行了证明。本文协议具有抵抗重放攻击、中间人攻击和拒绝服务攻击的能力。基于FALCON数字签名算法实现参与双方身份的真实性和不可否认性,具有抗量子攻击的特性。

基于椭圆曲线密码体制的可认证的密钥交换协议

椭圆曲线密码体制逐渐应用于各种安全协议中。分析了DH密钥交换协议不能抵抗中间人攻击得弱点,基于椭圆曲线离散对数难解性,利用椭圆曲线密码体制的数字签名方案,提出了基于身份认证的密钥交换协议。安全性分析表明,该协议提供身份认证、密钥认证性、密钥的可知安全性、前向保密性,并有效能够防止中间人攻击和重放攻击。把椭圆曲线密码应用于密钥交换协议的认证过程,能有效提高密钥交换协议的安全性和实用性。

面向远程医疗信息系统的认证密钥交换协议

远程医疗信息系统(telecare medical information systems, TMIS)极大程度地改善了患者的就医体验,已成为解决多样化医疗服务需求的可行方案.然而,当患者的隐私信息通过TMIS在公共网络上进行传输时容易遭受安全攻击.为保护患者的隐私,研究人员针对TMIS设计了大量的认证密钥交换协议,但已有协议大多存在无法抵抗离线字典攻击、用户冒充攻击、智能卡丢失攻击等安全隐患.针对上述问题,设计了一个基于椭圆曲线的认证密钥交换协议(TMIS-AKE),利用身份加密和随机化传输消息的方法实现用户的匿名性和不可追踪性.最后,通过安全性证明及性能分析,验证了TMIS-AKE协议在安全性和效率方面的优越性.

基于热带矩阵密钥交换协议的密码分析

量子计算机的发展对目前广泛使用的公钥密码体制构成了潜在的威胁,具有抗量子分析性质的密码体制受到了广泛关注。由于热带半环中的乘法实际上是普通加法,具有运算效率高的优势,且求解多变量热带非线性多项式方程组是NP问题,近年来一些基于热带半环的公钥密码被提出。该文分析了Grigoriev和Shpilrain基于热带矩阵半环半直积的密钥交换协议安全性。定义了一种矩阵的比较大小关系,并证明了半直积运算具有部分的保序性,元素的乘法幂关于第一个分量矩阵构成了单调递减序列。据此,针对该协议,提出了一种简单的二分查找攻击算法。该算法通过公开信息可以求用户私钥,从而破解了该协议。该攻击算法的比特位运算的计算复杂度为O(2log2r(2k^(3)+5k^(2))),其中r为指数上界,k为矩阵的阶。实验结果表明,如果协议参数选取自Grigoriev和Shpilrain建议的范围,攻击算法在一分钟内就能求出私钥。而且即使增大协议的参数,该攻击仍然有效。

异网漫游场景下5G电力虚拟专网认证协议密钥交换算法

当前认证协议密钥交换算法主要依托于格理论,易受到传输信道互易性影响,导致算法安全性较低。本研究提出异网漫游场景下5G电力虚拟专网认证协议密钥交换算法。根据异网漫游场景下5G电力虚拟专网的总体互联架构及其形式化传输信道具有互易性影响,对认证协议共享私密信道进行估计,获取通信双方同一信道的估计值,并通过计算预编码向量对密钥进行更新处理,将认证协议的密钥转化为序列密码,进而实现密钥交换。仿真结果表明,所提算法能够有效提高加密信息的传输安全性。

密钥交换协议中本原根的快速确定方法及其实现

Diffie-Hellman密钥交换是一个可以使通信双方在不可信信道上建立共享密钥,并使之应用于后继对称密钥通信系统的一种密码协议。本原根是实现Diffie-Hellman密钥交换协议的一个核心参数,直接影响协议本身的安全性。对于大素数,确定其本原根是一个复杂的过程,如果根据定义来检测本原根,会因为运算开销太大而影响保密通信性能。本文阐述并证明了一个能够快速确定本原根的算法,给出了流程设计和基于JAVA的程序实现。