安全的基于身份认证密钥协商协议

由于移动互联网络的快速发展,在不安全的移动通信环境中如何构造安全的密钥协商协议是一个富有挑战性的问题.2012年高海英设计并实现了一个在标准模型下的安全的认证密钥协商协议.通过对该协议的安全性分析,发现该协议在无会话密钥托管模式下并不满足PKG前向安全性.为了弥补该协议的不足,提出了一个安全的基于身份认证密钥协商协议.该协议能够抵抗未知密钥共享和密钥泄露伪装攻击,同时具有前向安全性和已知密钥安全等安全性质.方案的安全性分析表明,新的方案比高海英的协议具有更高的安全性.     

高效的分布式组密钥协商机制

为了解决现有的组密钥协商机制需要各组用户在本地维护完整的密钥树信息,从而严重制约安全组播系统可扩展性的问题,提出一种高效的分布式组密钥协商机制(EDKAS).在该机制中,每个组用户仅需维护一个五元组结构的密钥树分支,降低了用户的存储开销和通信开销.同时,该机制采用分布式树平衡算法,使得尽管每个组用户仅维护部分密钥树信息,仍可以很好地保持密钥树的平衡.实验结果表明: EDKAS可以有效地降低维护密钥树的存储开销和通信开销,可适用于较大规模的分布式安全组播系统.     

基于Pairing的可认证的群密钥协商协议

基于Pairing计算和密钥树提出了一种高效的动态群密钥协商方案.通过引入群公钥证书并在群密钥中结合群以及成员的长期密钥和临时密钥,提供了隐含密钥认证,以有效地对抗中间人攻击.此外,该方案的设计思想可以作为一种通用方法,把可认证两方Diffile-Hellman协议扩展到群环境.     

具有许可控制功能可认证的群组密钥协商方案

针对动态对等群组设计了一个具有许可控制功能并且可认证的密钥协商方案.该方案利用秘密分享实现了许可控制与密钥协商的有机结合,保证了密钥协商方案的系统性和实用性;组成员之间使用基于身份的密钥协商完成相互的认证,解决了传统方式采用PKI公钥证书所引起的带宽消耗和计算开销,保证了群组通信的安全性和高效性.     

基于三叉树可认证的群密钥协商方案

为了提供密钥认证并降低开销,将三叉树引入到群密钥协商中,使计算开销降低到O(log3n).通过引入群长期密钥(群公钥证书)为密钥树中的内部节点提供身份信息,并在群密钥中结合了成员和群的长期密钥及临时密钥,该方案提供了隐含密钥认证,能够抵抗主动攻击.该设计思想可以作为把可认证的两方和三方密钥协商协议扩展到多方的一种通用方法.     

SIP协议量子身份认证与密钥协商方案

针对现有SIP协议安全方案无法检测窃听、以及经典密码体制面临量子计算攻击时的脆弱性问题,提出了一种将量子用户身份认证及密钥协商与SIP协议结合的方案。SIP服务器制备三粒子W态并将其中两个粒子分发给SIP用户,首先对随机插入的粒子进行测量以检测窃听,然后通过量子操作与测量验证用户身份;密钥协商阶段,三方不需制备与分发新的W态,仍基于持有的W态进行随机测量,SIP用户根据有效测量结果生成初始会话密钥.性能分析表明本方案能够对抗伪装攻击与窃听攻击,有效提高SIP协议安全性。     

一种基于ECDLP有身份认证的ECDH密钥协商方案

为了解决ECDH（elliptic curve key agreement scheme-diffice-hellman version）密钥协商方案中,通信双方在公开信道上通过协议协商会话的临时密钥及双方都不能识别对方身份的问题。在研究ECDH密钥协商算法的基础上,提出了一种基于安全椭圆曲线离散对数问题的有身份认证的ECDH密钥协商方案。该方案可以实现密钥协商双方的双向身份认证,有效地防止了中间人的攻击。通过对密钥协商消息的双重保护,实现了公开信道上安全通信。     

基于属性的认证密钥协商协议

提出了一个通用的基于属生的抗选择密文安全的密钥封装方案,并根据密钥抽取函数的不同功能,将标准模型下密钥抽取细化为随机提取和密钥抽取两个步骤.再以此为基础,设计了一个新的基于属性的认证密钥协商协议,定义了基于属性的可证安全密钥协商模型,并在标准模型下证明了该协议的安全性.     

基于纠缠交换的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的效率,提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行任何酉操作,通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥;除去少量用于检测量子信道安全的量子位,其余量子位都可以用来生成密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用Stinespring Dilation定理证明了该方案的安全性并给出了效率分析。     

基于单向函数树的高效分布式组密钥管理方案

针对集中式组密钥管理方案具有单失效点和密钥非公平产生等问题提出了一种基于单向函数树的高效分布式组密钥管理方案(D-OFT)。在该方案中,组密钥由所有合法用户共同协商产生,避免了不公平性;同时,该方案中采用分布式管理,不会形成单失效点;密钥更新消息长度保持在O(log n),具有良好的密钥更新效率;此外,方案中提供的用户加入组、离开组、组合并、组分裂等密钥更新算法均满足前向、后向安全性要求。结果表明:D-OFT方案非常适用于无中央控制节点且组成员关系动态变化的中小规模分布式安全组通信系统。     

安全组播的动态密钥管理

提出了一种基于计算的动态密钥生成算法,对算法进行了安全性和效率方面的分析,论证了基于该算法的密钥管理方案的安全可行性,该算法非常适用于组播规模较大的环境下的应用,与传统的逻辑层次树密钥管理方案相比较,它大大地减少了密钥的存储量以及密钥更新时的通信量。     

异构分组无线传感器网络密钥管理机制

针对异构分组无线传感器网络结构和应用特点,在加密通信中使用组密钥和对密钥.组密钥使用基于双向散列链自愈组密钥分发方法按会话进行更新.网络中有直接通信需求的节点间都以双线性对方式建立对密钥.对密钥与组密钥相结合,以非交互方式按会话进行更新.分析表明：方案支持节点插入和撤销,安全高效,资源开销合理,适用于无线传感器集中式管理网络.     

移动Ad Hoc网络基于椭圆曲线密码体制的安全性研究

安全性是限制移动Ad Hoc网络广泛应用的主要瓶颈；Ad Hoc网络的安全问题表现为密钥生成、密钥管理和路由安全方面．基于椭圆曲线的密码体制以其更短的密钥长度以及较低的资源需求，更适合应用于资源有限的Ad Hoc环境中、对移动Ad Hoc网络，首先给出基于椭圆曲线密码体制的GDH、3协议产生组密钥的方案；其次利用椭圆曲线密码体制实现安全路由协议SAODV(Securing Ad Hoc on—demand distance vector muting)，并通过试验进一步验证了方案的可行性．     

一种安全的多层移动自组网密钥管理方案

针对移动自组网群通信中的安全问题,提出1种多层移动自组网安全分层密钥管理方案(HKMS)。其具体内容是:首先,为了简化群结构的管理,基于多层结构模型提出双层密钥管理方案,采用节点间的交换密钥和群密钥对数据包进行双重加密,提高网络通信的安全性;针对移动自组网拓扑结构频繁变化导致群结构维护复杂问题,对节点加入和节点离开2方面进行讨论;其次,从前向安全和后向安全2方面对方案的安全性进行分析;最后,与类似方案的性能进行比较分析。研究结果表明:该方案对节点的存储量要求较低,节点加入退出相关操作的执行效率等较高,简化了群管理与维护,能有效地减少群密钥重分发数。     

一种基于身份可认证两方密钥协商方案

为了降低计算开销,提高安全性,通过 Diffie-Hellman 协议建立密钥共享,结合用户身份信息,以 VBNNIBS 签名思想作为基础,提出了一种可认证的两方密钥协商方案。密钥生成中心 KGC 结合用户身份信息仅为用户生成部分私钥和公钥,其完整的私钥和公钥由用户结合自己的长期私钥生成,安全性基于椭圆曲线离散对数问题。方案中无双线性对运算,只需椭圆曲线上4次点乘运算、1次模运算、3次哈希运算,通信双方只需2次通信就可实现双方认证和密钥协商,提高了密钥产生的效率。分析表明,该方案具有完美前向保密性、抗密钥泄露伪装攻击、已知会话密钥通信安全、非密钥控制、抗重放攻击等安全属性。性能及安全性比较表明,该方案在安全性和性能方面具有较大的优势,适用于资源受限的无线网络通信环境中。     

安全多播中密钥更新机制的性能优化

针对安全多播中密钥更新的可扩展性问题,提出了一种改进的逻辑密钥分层机制.在更新密钥树时,由密钥服务器产生随机数,而多播组成员使用单向散列函数可以直接计算出变动路径中的全部或部分密钥,减少了更新密钥的计算量和在多播信道中的通信量,因此使密钥服务器的平均代价减少约1/3.在此基础上提出了适合于这种改进机制的批处理更新算法,可以对多次成员变动仅进行一次更新操作.实验分析表明,与原机制的批处理更新算法相比,该算法又可使密钥服务器的代价至少减少1/3.因此,采用这种改进机制的批处理更新算法可以进一步提高计算和通信性能.     

Efficient Authenticated Key Agreement Protocol Using Self-Certified Public Keys from Pairings

An efficient authenticated key agreement protocol is proposed, which makes use of bilinear pairings and selfcertified public keys. Its security is based on the security assumptions of the bilinear Diffie-Hellman problem and the computational Diffic-Hellman problem. Users can choose their private keys independently. The public keys and identities of users can bc verified implicitly when the session key being generating in a logically single step. A trusted Key Generation Center is no longer required as in the ID-based authenticated key agreement protocols. Compared with existing authenticated key agreement protocols from pairings, the new proposed protocol is more efficient and secure.     

一种带验证和撤销的组密钥分发方案

提出一种在无线传感器网络中具有正确性验证和头结点撤销功能的组密钥更新方案. 通过建立组密钥之间的冗余关联,实现了在不增加结点负担的情况下,合法结点利用当前广播消息和自身秘密恢复丢失的组密钥. 利用撤销多项式实现对结点和头结点的撤销,此外还能提供密钥的正确性验证. 分析表明,在没有增加计算开销和通信开销情况下本方案具有更好的安全性.     

WSN中节点可移动场景下分簇式组密钥管理方案

针对无线传感器网络中节点能否移动的问题,结合中国剩余定理和椭圆曲线密码体制相关理论,提出了一种WSN中节点可移动场景下的分簇式组密钥管理方案.网络采用簇内分组思想,将组密钥管理分为2级,一级管理为簇头节点管理本簇内组长节点,二级管理为组长节点管理组内成员节点.其中一级管理采用中国剩余定理理论产生簇密钥,将计算量转交给基站,同时也节省了节点的存储开销;二级管理采用椭圆曲线密码体制产生组密钥,且每个小组共享的组密钥各不相同.移动节点重新加入网络时,由预加入簇的簇头节点对移动节点的历史更新信息进行确认,并对其数字签名进行验证,确定身份合法后将其分配给簇内成员尚有空缺的组.实验和分析结果表明,该方案中传感器节点存储开销低、能耗低,且用较小的开销实现了较高的安全性,更适合节点资源受限且易遭受攻击的无线传感器网络.