基于LPN的抗擦除攻击认证协议

针对计算资源受限设备易遭受擦除攻击的问题,在HB协议的基础上提出2种改进方案,使基于带噪声的校验学习的加密认证协议能够抵抗擦除攻击。第1个方案为共享密钥增添一位校验位,从而检测并避免擦除攻击。第2个方案将密钥编码成汉明码,即使在擦除攻击发生的情况下也能恢复密钥。实验结果表明,2个方案都能在保证原协议安全性的基础上,增加抗擦除攻击的属性。

基于LPN困难问题的后量子安全公钥加密

对基于LPN问题的公钥加密方案进行研究,提出一个低噪紧凑LPN(Exact LPN,xLPN)问题的变体VxLPN(Variant of the Exact LPN,VxLPN)问题,并证明了VxLPN问题和标准LPN问题一样困难。利用双陷门技术,分别构造基于VxLPN的选择明文攻击下的不可区分(Indistinguishability against Chosen Plaintext Attack,IND-CPA)安全的公钥加密方案和基于VxLPN的选择密文攻击下的不可区分(Indistinguishability against Chosen Ciphertext Attack,IND-CCA)安全的公钥加密方案。性能分析表明,在相同安全参数情况下,基于VxLPN的IND-CCA安全的公钥加密方案解码错误率更低。

基于LPN困难问题的后量子安全密钥封装

选择密文攻击下的不可区分(Indistinguishability against Chosen Ciphertext Attack,IND-CCA)安全的密钥封装机制可以由选择明文攻击下的不可区分(Indistinguishability against Chosen Plaintext Attack,IND-CPA)或者选择明文攻击下的单向(One-Wayness against Chosen Plaintext Attack,OW-CPA)安全的公钥加密方案使用FO(Fujisaki-Okamoto)变换得到,并在随机预言机模型(Random Oracle Model,ROM)下是安全的。截止目前,并没有一个基于LPN(Learning Parity with Noise)问题的密钥封装机制能在标准模型下达到选择密文攻击(Chosen Ciphertext Attack,CCA)安全。以双陷门技术回答敌手的解封装询问,以抗第二原像哈希函数检测方案中密文的有效性,由此可得出首个基于LPN在标准模型下达到CCA安全的密钥封装机制的直接构造,其密钥通过特殊LPN问题构造,并不依赖随机预言机。通过一系列的游戏和相邻游戏间的安全规约,可证明该密钥封装机制在量子算法的攻击下是CCA安全的。

基于LPN具有一般中间人安全的两轮认证协议

基于LPN设计的认证协议结构简单、计算量低且抗量子攻击,适用于射频识别等轻量级设备,但无法同时满足低成本和强安全性要求。为此,对具有s-MIM安全的两轮认证协议的通用构造方法进行改进,使其能够达到可证明的一般中间人安全。利用改进的构造方法,实例化一个基于LPN的抗一般中间人攻击的两轮认证协议Auth-Hash。实验结果表明,与LPNAP协议相比,该协议具有较小的密钥存储空间和通信开销。