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基于RLWE问题的后量子口令认证密钥交换协议

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电子学报 2021年第2期49卷 260-267页

作者：李子臣谢婷张卷美北京印刷学院北京102600 北京电子科技学院北京100070 西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

基于口令的认证密钥交换协议在现代通信网络中有很强的实用性.量子技术的迅速发展使得传统公钥密码体制的安全性面临严峻的形势,基于格理论构造密码系统已成为当前后量子密码研究的热点.本文基于格理论环上误差学习(RLWE)问题,使用Peik... 详细信息

基于口令的认证密钥交换协议在现代通信网络中有很强的实用性.量子技术的迅速发展使得传统公钥密码体制的安全性面临严峻的形势,基于格理论构造密码系统已成为当前后量子密码研究的热点.本文基于格理论环上误差学习(RLWE)问题,使用Peikert式误差协调机制构造了一个C/S模式下的口令认证密钥交换协议(PAKE),设置了合理的参数保证双方以显著概率得到相同的会话密钥,并使用Java在Eclipse平台上进行了此协议的模拟实现.协议在C/S模式的PAKE安全模型下可证明安全,可抵御量子攻击,与现有的基于格理论设计的PAKE协议相比,通信量较低并且在安全度上有较强的优势,是一种简洁高效的后量子口令认证密钥交换协议.

关键词：认证密钥交换环上误差学习问题格后量子

基于RLWE支持身份隐私保护的双向认证密钥协商协议

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通信学报 2019年第11期40卷 180-186页

作者：杨亚涛韩新光黄洁润赵阳西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

为了解决执行认证密钥交换协议时通信双方身份隐私保护问题,提出了一种基于C类承诺机制的抗量子攻击的双向认证密钥协商协议。该协议通过C类承诺函数隐藏通信双方的真实身份信息,并基于RLWE困难问题,在保障身份匿名的前提下,通过2轮的... 详细信息

为了解决执行认证密钥交换协议时通信双方身份隐私保护问题,提出了一种基于C类承诺机制的抗量子攻击的双向认证密钥协商协议。该协议通过C类承诺函数隐藏通信双方的真实身份信息,并基于RLWE困难问题,在保障身份匿名的前提下,通过2轮的消息交互不仅完成了双向身份认证,而且保证了传输消息的完整性,并协商出共享会话密钥。经过分析,在协议执行效率上,完成匿名的双向认证与密钥协商只需2轮的消息传输,与Ding等的协议对比,公钥长度缩短近50%;在安全性上,所提协议能够抵抗伪造、重放、密钥复制和中间人攻击。所提协议在eCK模型下满足可证明安全性,同时所提协议基于格上的RLWE困难问题,可抵抗量子计算攻击。

关键词：隐私保护承诺机制格双向认证环上误差学习问题

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基于RLWE的后量子认证密钥交换协议

计算机研究与发展 2019年第12期56卷 2694-2701页

作者：李子臣谢婷张卷美徐荣华北京印刷学院北京102600 西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院北京100018

量子计算机的迅速发展使得基于经典数论困难问题建立的现代公钥密码体制安全性面临严峻的威胁,设立和部署可抵御量子计算机攻击的后量子公钥密码系统势在必行.基于环上误差学习问题并使用加密的构造方式,设计了一种后量子认证密钥交换(a... 详细信息

量子计算机的迅速发展使得基于经典数论困难问题建立的现代公钥密码体制安全性面临严峻的威胁,设立和部署可抵御量子计算机攻击的后量子公钥密码系统势在必行.基于环上误差学习问题并使用加密的构造方式,设计了一种后量子认证密钥交换(authenticated key exchange,AKE)协议.首先利用密文压缩技术,提出了一个IND-CPA安全的公钥加密方案.之后在此方案的基础上,使用Fujisaki-Okamoto变换技术,得到了一种IND-CCA安全的密钥封装机制.通过隐式认证方式,构造了一个后量子AKE协议.此协议在标准eCK模型下可证明安全并可以达到弱的完美前向安全.采用LWE测试器进行了安全性测试,该协议安全度为313 b.与其他基于格上困难问题设计的AKE协议相比,安全度较高且通信量较低,是一种更加简洁高效的后量子AKE协议.

关键词：格后量子认证密钥交换协议环上误差学习问题 eCK模型

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后量子前向安全的可组合认证密钥交换方案

计算机研究与发展 2020年第10期57卷 2158-2176页

作者：陈明宜春学院数学与计算机科学学院江西宜春336000

随着后量子时代的逼近,网络通信安全要求会话密钥具有针对量子计算攻击的前向安全性,而后量子的公钥基础设施尚未建立,采用现有公钥密钥系统与后量子密钥交换相结合的混合密码系统势在必行.以DHKE-like(Diffie-Hellman key exchange-li... 详细信息

随着后量子时代的逼近,网络通信安全要求会话密钥具有针对量子计算攻击的前向安全性,而后量子的公钥基础设施尚未建立,采用现有公钥密钥系统与后量子密钥交换相结合的混合密码系统势在必行.以DHKE-like(Diffie-Hellman key exchange-like)协议为基础,结合签密方案,提出一种通用可组合的认证密钥交换(authentication key exchange,AKE)方案——***-AKE的基本思路是采用签密方案对DHKE-like中的临时公钥进行签密,实现实体的相互认证和密钥协商.采用签密机制的主要目的是为了实现GC-AKE方案的完美前向安全性,这要求签密机制满足强不可伪造性.提出一种基于椭圆曲线密码的基于身份签密方案,结合基于环上误差学习问题的DHKE-like协议,提出一种GC-AKE方案实例.定义了能模拟完美前向安全性的wAKE-PFS模型.在wAKE-PFS模型下,GC-AKE方案的安全性被规约为求解DDH-like(decision Diffie-Hellman-like)问题,以及破解基于身份签密的选择密文安全性(indistinguishability against chosen ciphertext attacks,IND-CCA)和强不可伪造性(strong existentially unforgeable under adaptive chosen messages attacks,SEUF-CMA).分析表明:GC-AKE方案实例的计算和通信开销都相对较低,同时实现了会话密钥的完美前向安全性及后量子的前向安全性.

关键词：认证密钥交换类DH密钥交换签密环上误差学习问题完美前向安全性

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基于理想格的用户匿名口令认证密钥协商协议

计算机工程 2018年第4期44卷 212-217页

作者：王彩芬陈丽张玉磊西北师范大学计算机科学与工程学院

基于标准格的密钥协商协议具有较长的密钥长度和较高的密文扩张率,且格的表示方式需要较大的空间,而理想格具有密钥长度短和运行效率高等优点。因此,结合环上误差学习问题,提出基于理想格的用户匿名口令认证密钥协商协议。使用低熵的口... 详细信息

基于标准格的密钥协商协议具有较长的密钥长度和较高的密文扩张率,且格的表示方式需要较大的空间,而理想格具有密钥长度短和运行效率高等优点。因此,结合环上误差学习问题,提出基于理想格的用户匿名口令认证密钥协商协议。使用低熵的口令,通过服务器实现相互认证和共享会话密钥,以避免在身份认证过程中用户长期密钥的存储安全受到威胁。分析结果表明,与传统的2PAKE和3PAKE协议相比,该协议具有较高的效率和较短的密钥长度,能够抵抗量子攻击,适用于大规模网络通信。

关键词：理想格可证明安全口令认证密钥协商环上误差学习问题

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面向云计算的同态加密算法的研究与应用

面向云计算的同态加密算法的研究与应用

作者：李慧西安电子科技大学

学位级别：硕士

云计算是信息技术领域的热门话题,它使用户能够获得几乎无限的计算能力,并在即时可用性、资源共享和多方联合计算方面为用户提供潜在的好处。但发送给云服务商的个人信息通常被有恶意意图的人视为是有价值的资源,隐私信息和敏感数据的... 详细信息

云计算是信息技术领域的热门话题,它使用户能够获得几乎无限的计算能力,并在即时可用性、资源共享和多方联合计算方面为用户提供潜在的好处。但发送给云服务商的个人信息通常被有恶意意图的人视为是有价值的资源,隐私信息和敏感数据的泄露经常出现。多密钥同态加密作为一种新兴的系统模型可以在确保数据安全的前提下对多方数据进行联合计算。因此,研究适合于云计算模型的多密钥同态加密方案具有极其重要的意义,本文主要做了如下工作:(1)提出一种基于整数的多密钥同态加密方案。首先,通过修改密钥的选取方式和加密时的系数改进了原有的基于整数的单密钥同态方案,消除了公钥中密文模数奇偶性的限制。在该变体方案基础上,进一步提出了一种适用于云环境的基于整数的多密钥同态方案。在方案的密文扩展过程中引入了扩展密钥,并在性能分析中证明了它的有效性。其次,在无误差的近似最大公约数假设和大整数分解的难解性下证明了方案的语义安全性。最后,在仿真实验中采取立方形式的加密来压缩公钥尺寸,评估了方案的时间及内存消耗,并验证了方案的可用性。结果表明,该方案在功能和性能上都较以往的基于整数的同态加密方案有一定的优势。(2)提出一种噪音更小的多密钥同态加密方案。首先,基于随机矩阵提出一种辅助编码方案,在该方案中包含随机矩阵对环中元素的编码和对随机矩阵的承诺。在此基础上,利用该辅助编码方案生成用户的评估密钥与公钥一同作为公开信息发布。云服务器利用公开信息可以计算用于重线性化算法的重线性化密钥,进而完成同态评估过程。其次,使用单密钥的BFV方案作为基础方案给出完整的多密钥同态加密方案,通过取消对密文的预处理,在减小同态乘法后密文维数的同时,需要构造的重线性化密钥的数目也仅为添加密文扩展方案的一个子集。最后,基于环上的误差学习问题证明了方案的安全性,并通过分析方案的噪音增长和存储空间表明该方案具有更小的噪音和更少的空间消耗。

关键词：同态加密近似最大公约数多密钥同态加密环上误差学习问题云计算