新型公開密鑰交換算法的理論與應用研究.pdf

1、現(xiàn)代密碼學主要包括兩個部分，其一是對稱加密算法；其二是公開密鑰加密算法（亦稱為非對稱加密算法）。公開加密算法的誕生是密碼學領(lǐng)域的一個里程碑。在公開密鑰加密算法誕生之前，密碼學家只能依賴于共享的密鑰來實現(xiàn)安全秘密通信。與此相反，公鑰密碼學技術(shù)使得通信雙方能夠秘密地通信而不需要事先共享任何的秘密信息。公開密鑰交換算法是公鑰密碼學中一個不可或缺的原始構(gòu)件。公開密鑰交換算法使得兩個通信方在一個不安全的公開信道上協(xié)商得到一個共同的秘密值，稱之為安

2、全密鑰。倘若攻擊者擁有竊聽公開信道的能力也不能得到密鑰。這個協(xié)商得到的密鑰隨后可以被用來提供加密、認證、數(shù)據(jù)完整性以及其他的密碼學需求。本文主要對新型公開密鑰交換算法進行了系統(tǒng)地研究，主要包含了如下三個方面的工作。
　　①傳統(tǒng)的公開密鑰交換算法主要基于數(shù)論算法。神經(jīng)網(wǎng)絡可以通過相互學習而實現(xiàn)同步，這一同步現(xiàn)象為設(shè)計公開密鑰交換協(xié)議提供了一個新的途徑。相關(guān)的研究領(lǐng)域也叫做神經(jīng)密碼學。兩個結(jié)構(gòu)相同的神經(jīng)網(wǎng)絡通過相互學習而最終達到全同步

3、狀態(tài)。全同步狀態(tài)使得兩個結(jié)構(gòu)相同的神經(jīng)網(wǎng)絡擁有相同的權(quán)重值，這個相同的權(quán)重值便可以作為協(xié)商得到的密鑰。在神經(jīng)密鑰交換算法提出多年以后，隱藏層數(shù)目為3的樹形奇偶機網(wǎng)絡是唯一一個可行的神經(jīng)密鑰交換網(wǎng)絡。盡管耗費了大量的研究精力，科研人員依然沒有設(shè)計出更加可行的安全高效且采用其他網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的神經(jīng)密鑰協(xié)議。為了克服神經(jīng)密鑰交換算法可行性網(wǎng)絡單一的缺陷，本文提出了基于二層樹形前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(TTFNN)的模型并對其進行詳細地研究。
　?、谠S多現(xiàn)

4、存的公開密鑰交換協(xié)議屬于類Diffie-Hellman(DH)協(xié)議。這些協(xié)議的安全性都是基于不同群上DH問題?，F(xiàn)在已知利用量子計算機，存在Shor的多項式時間解決DH問題的算法。因此，當量子計算機出現(xiàn)以后，這些類DH的密鑰交換算法便不再安全。所以，有必要研究非DH類型和抗量子攻擊的密鑰交換算法。為了實現(xiàn)這個目標，本文將研究的注意力轉(zhuǎn)向基于格的密碼學系統(tǒng)。其研究思路是類比于ElGamal，DSA以及DH之間的關(guān)系，可以期望存在一個和NTR

5、U-ENCRYPT和NTRU-SIGN相關(guān)的基于NTRU格的密鑰交換算法。但是，這個期望中存在的協(xié)議一直沒有提出來。基于以上的思想，本文提出了這個被忽略的密鑰交換協(xié)議并進行了詳細地研究。
　　③移動自組織網(wǎng)絡在許多商業(yè)、軍事領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛地使用。為了保證移動網(wǎng)絡節(jié)點之間的私密通信，需要使用組密鑰交換協(xié)議。一個組密鑰交換協(xié)議使得一組參與者在一個不可信的公開的網(wǎng)絡上協(xié)商得到一個共同的會話密鑰。理論上，一個移動自組織網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的組密鑰建