基于口令認(rèn)證的密鑰交換協(xié)議若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)信息安全一直是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及和發(fā)展過程中人們非常關(guān)心的重要課題，在解決網(wǎng)絡(luò)信息安全問題的機(jī)制中，對(duì)用戶身份的認(rèn)證通常是最基本的第一步，通過認(rèn)證，系統(tǒng)可以決定是否要為該用戶提供服務(wù)或服務(wù)的權(quán)限等等。而在身份認(rèn)證之后，接下來的問題通常是如何為開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中通訊雙方的用戶建立一條安全的通信信道，以保護(hù)他們之間所傳送的敏感消息。目前解決該問題最常用最有效的方法就是通訊雙方共同協(xié)商一個(gè)共享會(huì)話密鑰，然后使用該會(huì)話密鑰來加密所傳送的消息。認(rèn)證密鑰

2、交換（Authenticated Key Exchange，AKE）協(xié)議正是這樣一種既能夠?qū)τ脩舻纳矸葸M(jìn)行認(rèn)證，又能夠在用戶與用戶之間建立共享會(huì)話密鑰的協(xié)議。
　　 在各種對(duì)身份的認(rèn)證技術(shù)中，以基于口令的認(rèn)證方式使用最普遍也最方便，因此也受到人們的普遍關(guān)注。在基于口令認(rèn)證的密鑰交換（Password-Authenticated KeyExchange，PAKE）協(xié)議中，用戶和服務(wù)器之間共享口令或口令的驗(yàn)證值，服務(wù)器借此對(duì)用戶進(jìn)行

3、身份的認(rèn)證，并協(xié)助用戶完成會(huì)話密鑰的生成。到目前為止，已經(jīng)提出了很多基于口令認(rèn)證的密鑰交換協(xié)議，但仍然存在著一些需要解決的問題，例如，如何使用弱口令實(shí)現(xiàn)強(qiáng)認(rèn)證；如何認(rèn)證服務(wù)器的身份；如何抵御字典攻擊；如何實(shí)現(xiàn)效率和安全性上的平衡；如何對(duì)協(xié)議的安全性進(jìn)行形式化證明和分析等等。
　　 本文針對(duì)基于口令認(rèn)證密鑰交換協(xié)議的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的分析與研究，研究的主要內(nèi)容包括：
　　 首先，針對(duì)認(rèn)證密鑰交換協(xié)議中客戶與服務(wù)器所共

4、享的認(rèn)證密鑰的形式，分別給出了平衡模型與非平衡模型的定義，并對(duì)這兩種模型下協(xié)議的安全性分別進(jìn)行了分析?；谄胶饽Ｐ吞岢隽苏J(rèn)證密鑰交換協(xié)議2DHEKE，并在協(xié)議分析與設(shè)計(jì)模型CK2001下證明了該協(xié)議的安全性；除此以外，還分別提出了平衡模型和非平衡模型下的口令認(rèn)證密鑰交換協(xié)議2PAKE和VB-2PAKE，并對(duì)協(xié)議的安全性進(jìn)行了分析。
　　 其次，對(duì)三方口令認(rèn)證密鑰交換協(xié)議的通用構(gòu)造模型進(jìn)行了改進(jìn)，并依據(jù)此模型構(gòu)造出了新的三方口令認(rèn)

5、證密鑰交換協(xié)議3PAKE及VB-3PAKE協(xié)議，并在形式化模型BPR2000下證明這兩個(gè)協(xié)議能夠滿足對(duì)三方口令認(rèn)證密鑰交換協(xié)議的安全要求。
　　 然后，對(duì)已有跨域環(huán)境下口令認(rèn)證密鑰交換協(xié)議存在的安全漏洞進(jìn)行了分析，并相應(yīng)提出了基于公鑰體制的4PAKE協(xié)議，及對(duì)稱加密體制下的VB-4PAKE協(xié)議。對(duì)協(xié)議的安全性分析和執(zhí)行效率分析表明，4PAKE協(xié)議能夠提供較好的安全性，但基于公鑰體制會(huì)給用戶帶來一定的負(fù)擔(dān)，且代價(jià)昂貴；而VB-4P

6、AKE協(xié)議相對(duì)于其它對(duì)稱加密體制下的跨域協(xié)議能進(jìn)一步提高安全性且執(zhí)行效率相當(dāng)。
　　 最后，本文對(duì)開放性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一組固定成員之間共享會(huì)話密鑰的建立過程進(jìn)行了討論研究，提出非平衡模型下口令認(rèn)證組密鑰交換協(xié)議VB-nPAKE，及基于雙線性配對(duì)密鑰樹的口令認(rèn)證組密鑰交換協(xié)議nPAKE’。其中nPAKE’協(xié)議結(jié)合了樹型結(jié)構(gòu)，并且使用雙線性配對(duì)取代了一般組密鑰交換協(xié)議中的冪指數(shù)運(yùn)算，降低了運(yùn)算復(fù)雜度，因此在計(jì)算效率和通信效率等方面都有很