基于扩展Canetti-Krawczyk模型的认证密钥交换协议的模块化设计与分析

提出一种模块化的扩展Canetti-Krawczyk模型(简称meCK模型)以摆脱认证密钥交换协议对随机预言机的依赖.首先将认证密钥交换协议划分为秘密交换模块和密钥派生模块,并分别形式化定义其攻击者的能力与安全属性;然后综合上述模块得到认证密钥交换协议的模块化安全模型,并证明所提出的安全定义蕴涵原始的扩展Canetti-Krawczyk安全.借助协议模块化分析的思想,设计了一种高效且在标准模型下可证明安全的认证密钥交换协议(简称UPS协议).在meCK模型下,UPS协议的安全性可有效归约到伪随机函数簇、目标抗碰撞Hash函数簇和GapDiffie-Hellman等标准密码学假设上.与其他标准模型下可证明安全的协议相比,UPS协议所需的密码学假设更弱、更标准,且指数运算次数降低了50%～67%.最后,UPS协议的构造与安全性验证了所提出的模块化方法的合理性和有效性,并解决了ProvSec09上的一个公开问题.