基于口令的认证密钥协商的研究

论文摘要

在网络环境日益复杂的今天,如何确保通信双方的会话安全成为人们日益关注的问题之一。密钥建立协议是指两个或多个参与者在公开的网络上建立临时的秘密会话密钥的过程。密钥建立是保证后续通信安全的一种重要机制。利用密钥建立协议得到的会话密钥,参与者们可以在开放的网络中建立安全信道,从而保证传输信息的安全性。口令认证密钥交换协议是密钥建立的一种重要分支,该方法使得参与通信的用户用一个低熵的口令就可以实现实体认证,并能通过不安全的信道安全地生成共享的高熵会话密钥.它们避免了一般认证密钥交换协议要求存在公钥基础设施或要求用户拥有存储长对称密钥的安全硬件等前提假设,有着较强的实用性因而受到了广泛关注。本文围绕双方和三方口令认证密钥协商协议展开研究,取得了如下一些有益的结果：总结了安全协议设计的几个基本原则和安全的密钥协商协议应该达到的安全目标。对两个在标准模型下可证明安全的双方口令认证密钥协商协议进行了安全分析,发现这两个协议不能抵抗外部攻击者发起的主动攻击。我们还对这两个协议的安全证明过程进行分析,指出了证明过程中的不足。提出了一种新的基于椭圆曲线密码体制的三方口令认证密钥协商协议。新协议的安全性基于椭圆曲线的离散对数问题,安全性分析表明,新协议可以抵抗对口令密钥协商协议威胁最大的离线字典攻击；在效率方面,新协议将计算量分摊到参与者和服务器两端,减轻了参与者的负担,增强了方案的实用性。对Gaoyou Huang, Wenhua Chu以及Xiong Wang提出的一种新的基于PKI密码体制的三方口令认证密钥协商协议进行了安全性分析,发现如果保存在存储卡的验证值丢失的话,该协议不能抵抗中间人攻击。我们对该攻击进行了详细的描述,并提出了一种改进的方案,新方案以较小的计算量实现了通信双方的安全会话密钥协商。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 两方协议的发展
• 1.2.2 三方协议的发展
• 1.2.3 群组协议的发展
• 1.2.4 口令密钥协商协议的发展现状
• 1.3 主要研究内容和章节安排
• 1.3.1 本论文主要工作
• 1.3.2 本文组织结构
• 第2章 认证密钥协商协议的研究与分析
• 2.1 身份认证的概念与途径
• 2.1.1 身份认证的概念
• 2.1.2 身份认证的途径
• 2.2 认证密钥协商协议设计的基本原则
• 2.3 协议受到的攻击与需达到的安全目标
• 2.3.1 密钥协商中可能的攻击
• 2.3.2 认证密钥协商协议应实现的安全目标
• 2.4 相关密码学组件与计算复杂性假设
• 2.4.1 公钥密码体制
• 2.4.2 单向Hash函数
• 2.4.3 计算复杂性问题和密码假设
• 2.4.4 数论假设
• 2.5 小结
• 第3章 双方口令认证密钥协商协议的安全性分析
• 3.1 YL协议的安全性分析
• 3.1.1 YL协议简介
• 3.1.2 对YL协议的攻击
• 3.1.3 对YL协议的安全性证明的分析
• 3.2 SX协议的安全性分析
• 3.2.1 SX协议简介
• 3.2.2 对SX协议的攻击
• 3.3 小结
• 第4章 一种基于椭圆曲线的三方口令认证密钥协商协议
• 4.1 3PAKA-ECC协议
• 4.1.1 基本符号
• 4.1.2 协议具体过程
• 4.2 协议的可行性
• 4.3 讨论
• 4.3.1 协议的安全性
• 4.3.2 协议的效率
• 4.4 小结
• 第5章 一种改进的三方口令认证密钥协商协议I-HCW及安全分析
• 5.1 HCW协议简介
• 5.1.1 符号说明
• 5.1.2 初始化阶段
• 5.1.3 认证密钥协商阶段
• 5.2 协议的安全性分析
• 5.3 I-HCW协议
• 5.3.1 初始化阶段
• 5.3.2 认证密钥协商阶段
• 5.4 性能评价
• 5.4.1 安全性分析
• 5.4.2 计算量分析
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录B 攻读学位期间参与完成的项目
• 致谢