改进的三因素相互认证与密钥协商方案

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改进的双方密钥协商协议

ｉｒｖｄｐｏｏｏｓｐｅｅｔｄａｄｉｈｅｓｈｅ，ｔａａｅｅｓｔａａｅｋｔｏｇｔｒｋｙｒｎｒｐｔｄ．ｍｐｏｅｒｔｃｌｗａｒｓｎｅ，ｎｎｔｅｎｗｃｍｅｈｅｐｒｍｔｒｈｔｍｙｌａｈｅｌｎ —ｅｍｅｓｗｅｅｅｃｙｅ
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（ｃｏｌｆＩｏｍａｉｎｉＵｗ￣ｉ，Ｌｎｉｈｎｏｇ２６０，ｈｎ）Ｓｈｏｎｒｔ，Ｌｏｆｏｎｅｔｉｙａｄｎ７０１ＣｉｙＳａ
安全性的公开参数保护起来，避免了长期私钥的泄露，并对新协议的安全性和计算量进行了讨论。分析结果表明，新
协议在减少计算量的前提下实现了协议双方的安全密钥协商。关键词：密码学；认证；密钥协商；向安全性；前可证明安全
中图分类号：Ｐ３９Ｔ０文献标志码：Ａ
（｝通信作者电子邮箱ｚａｇｎｘｎ＠ｌ．ｄ．ｎｈｎｌｇｉｇｙｅｕｃ）ｏａｕ

移动环境下的用户认证与密钥协商协议研究

移动环境下的用户认证与密钥协商协议研究摘要随着电子商务的快速发展，网络服务提供商为用户提供不同服务器上运行的各种服务。

因此，人们开始广泛使用移动客户端——服务器环境和多服务器环境。

另一方面，越来越多的人开始通过他们的移动设备来快速访问网络服务，这为我们的生活带来便利。

然而，移动互联网的开放性和移动应用程序的敏感性使其用户身份认证和密钥协议等安全问题更为严重。

另外，在移动客户端多服务器环境中，移动用户进行身份验证时需要保持其隐私。

此外，仅当客户端和服务器属于相同的加密系统时，移动客户端服务器环境中现有的用户认证协议才适用。

因此，有必要为移动客户端——服务器环境和多服务器环境设计一个高效的用户认证密钥协商协议。

由于移动设备的性能较低相较于个人电脑，所以要设计一个兼顾安全性和效率的协议并不容易。

为解决这些问题，本文研究了移动客户端——服务器模型和移动客户端——多服务器模型的用户认证密钥协商协议。

我们主要工作包括：1.我们提出了一种无证书用户认证密钥协商协议，适用于使用双线性配对的移动客户端——服务器模型。

并且证明在随机预言模型中，它可以提供相互认证和密钥协商。

为了克服现有的基于身份的用户认证协议的弱点，上述协议是基于无证书密码学提出的，以避免基于身份的密码学中固有的密钥托管问题。

我们还将此议与其他协议进行了比较，并从安全性、通信成本和计算成本三个方面进行了分析。

在随机预言模型中，由于此协议能够抵御I型和II型对手的安全攻击，因此使用JPBC实现。

2.对于无条件匿名的移动多服务器模型，我们提出了一个高效的基于身份的用户认证和密钥协商协议。

该协议与前者一样，也能在随机预言模型下提供安全的双向认证和密钥协商。

同时也将该协议在安全性、计算和通信成本方面与其他现有协议进行了比较和分析。

我们使用JPBC库实现了此协议，并展示了它的实用性。

3.只有客户端和服务器属于同一个加密系统的情况下，现有的用户协议才是适用的。

一种基于移动公网的安全专网认证与密钥协商方案

一
种基于移动公网的安全专网认证与密钥协商方案
胡焰智，大玮２２马，田增山
（．１重庆邮电大学移动通信技术重点实验室，重庆４０６；．００５２解放军重庆通信学院，重庆４０３）００５
摘
要：对移动公网保障端到端安全的不足，出了一种基于改进的Ｄｆｅ—Ｈｌａ针提ｉｉｆｅｌｎ密钥交换协ｍ
单钥体制，同样存在着一些安全缺陷Ｊ同时，。由

１引言
随着第三代移动通信系统逐步部署，动网络移将为用户提供更为广泛的应用业务，除传统的语音业务外，还包括多媒体业务、数据业务以及电子商务等多种信息业务，些业务的拓展对安全提出了更这高的要求 … 。现有的ＧＭＧＲＳ／ＰＳ等系统限于设计和硬件性能的原因，安全性方面不尽如人意。虽在然ＵＴＭＳ等３Ｇ系统在安全方面已有明显提高，但现阶段系统中采用的认证和密钥协商方案仍然延续
议机制的安全专网认证和密钥协商设计方案。该方案可以在终端接入移动公网的基础上，实现通信
双方端到端的相互认证，同时协商出独立于网络的密钥。性能分析表明，方案结构简单，全高该安
效，符合移动通信系统的要求。关键词：移动通信；网安全；证；专认密钥协商

身份基认证密钥协商协议的分析与改进

山东大学计算机科学与技术学院，济南２００５１１
ＳｈｏｏｏｕｅｃｅｃｎｅｈｏｏｙＳａｄｎｎｖｒｉ，ｉａ５１１ＣｉａｃｏｌｆＣｍｐｔｒＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｈｎｏｇＵｉｅｓｔＪｎｎ２００，ｈｎｙ
Ｅｍａｌｈｕ＠ｓｕｅｕＣ — ｉ：ｏｍｂｄ．ｄ．Ｂ
ＨＯｎ－ｏＸｕｌｎ．ａｙｉａｄｉｒｖｍｅｔｏＤ－ａｅｕｈｎｉａｅｅｇｅｍｅｔｐｏｏｏ．ｏｕｅＵＭｅｇｂ，ＵＱｉ —ｉｇＡｎｌｓｎｍｐｏｅｎｆＩｂｓｄａｔｅｔｔｄｋｙａｒｅｎｒｔｃｌＣｍｐｔｒａｓｃｓＥｇｎｅｉｇａｄＡｐｌａｉｎ，００４（）２－８ｎｉｅｒｎｐｉｔｓ２１，６７：５２．ｎｃｏ
ＣｍｕｅｎｉｅｉｎｐｌａｉｓｏｐｔＥｇｎｒｇａｄＡｐｉｔｎ计算机工程与应用ｒｅｎｃｏ
身份基认证密钥协商协议的分析与改进
侯孟波，徐秋亮ＨＯｎ－ｏＸｉ—ｉｇＵＭｅｇｂ，ＵＱｕｌｎａ
ＡｂｔａｔＴｅｓｃｒｔｔｉｕｅｆｔｒｅｐｏａｌｅｕｅＩｂｓｄｕｈｎｉａｅｋｙｇｅｍｅｔｐｏｏｏｓｒｎｌｚｄ，ｎａｓｒｃ：ｈｅｕｙａｔｂｔｓｏｈｅｒｖｂｅｓｃｒＤ－ａｅａｔｅｔｔｄｅａｒｅｎｒｔｃｌｉｒｃａｅａａｙｅａｄｎｅｈｎｅＤ－ａｅｕｈｎｉａｅｋｙａｒｅｎｒｔｃｌｉｐｅｅｔｄｂｓｄｏｈｒｖｏｓｗｏｋＴｅｎｗｓｈｍｅａｈｅｅｓｎａｃｄＩｂｓｄａｔｅｔｔｄｅｇｅｍｅｔｐｏｏｏｓｒｓｎｅａｅｎｔｅｐｅｉｕｒ．ｈｅｃｅｃｉｖｓｍｏｔｃｏｔｅｎｗｓｃｒｙａｔｂｔｓｓｃａｋｏｎ－ｅｓｃｅｙ，ｅｃｍｐｏｓｉｅｓｎｔｎｒｓｌｎｅｕｋｏｎｋｙ— ｈｒｆｈｋｏｎｅｕｔｔｕｅ，ｕｈｓｎｗｉｉｒｋｙｅｒｃｋｙ－ｏｒｍｉｅｍｐｒｏａｉｅｉｅｃ，ｎｎｗｅｓａｅｏｉｒｓｌｎｅｎ－ｅｏｔｌｎｍｅｓｇｉｄｐｎｅｃ，ｓｅｉｌｈＰｅｉｅｃ，ｏｋｙｃｎｒａｄｉｏｓａｅｎｅｅｄｎｅｅｐｃａｌｔｅＫＧ— ｏｗｒｓｃｅｙｎｋｏｎｅｓｏｓｅｉｃｅｏａｙｙｆｒａｄｅｒｃａｄｎｗｓｓｉｎ— ｐｃｆｔｍｐｒｒｉｉｆｒｔｎｓｃｅｙａｔｉｕｅ，ａｗｈｌｅｐｎｔｈｉｅｅｆｉｎｙｎｏｍａｉｅｒｃｔｂｔｓｍｅｎｉｋｅｉｇｗｉｔｅｎｃｆｃｅｃ．ｏｒｅｈｉＫｅｗｏｄ：Ｉｂｓｄｕｈｎｉａｅｋｙｇｅｍｅｔｓｃｒｙｔｒｕｅ；Ｋ — ｏａｄｅｒｃ；ｎｗｎｅｓｏｓｅｉｃｅｏａｙｙｒｓＤ— ａｅａｔｅｔｔｄｅａｅｎ；ｅｕｉａｔｂｔｓＰＧｆｒｒｓｃｅｙｋｏｓｓｉｎ— ｐｃｆｔｍｐｒｒｃｒｔｉｗｉｉｆｒａｉｎｓｃｅｙｎｏｍｔｅｒｃｏ

X3DH密钥协商协议官方手册(中文版)

The X3DH Key Agreement Protocol X3DH密钥协商协议原作者：Moxie Marlinspike原编辑：Trevor Perrin中文版翻译：pior原文版本：Revision 1, 2016-11-04中文译本：V0.1, 2020-04-27目录1 简介 (3)2 预备知识 (3)2.1 X3DH参数 (3)2.2 密码符号 (3)2.3 角色 (4)2.4 密钥 (4)3 X3DH协议 (5)3.1 概述 (5)3.2 发布密钥 (5)3.3 发送初始消息 (6)3.4 接收初始消息 (8)4 安全要素 (8)4.1 身份认证 (8)4.2 协议重放 (9)4.3 重放与密钥重用 (9)4.4 可否认性 (9)4.5 签名 (10)4.6 密钥泄露 (10)4.7 服务器信任 (11)4.8 身份绑定 (11)5 知识产权 (11)6 致谢 (11)7 参考 (12)1简介本文描述了“X3DH”（也称为“扩展的三重Diffie-Hellman”）密钥协商协议。

X3DH协议基于公私钥认证，在通信两方之间建立共享密钥。

X3DH协议提供了转发保密性和加密可否认性。

X3DH协议是为异步通信而设计的，若“Bob”离线，用户“Alice”也可使用“Bob”已向服务器发布的一些信息向其发送加密数据，并为将来的通信建立共享密钥。

2预备知识2.1X3DH参数使用X3DH协议的应用程序必须确定几个参数，见表1：表 1 X3DH参数表名称定义椭圆曲线类型 25519 or X448散列函数一个256位或512位的散列函数（例如：SHA-256、SHA-512）信息标识应用程序的ASCII字符串例如，应用程序可以选择椭圆曲线X25519、散列函数SHA-512和信息“MyProtocol”，应用程序还必须定义一个编码函数encode（PK），以便将X25519或X448的公钥PK编码为字符串。

身份基认证密钥协商协议分析与改进

钥协商协议，协议不具备前向安全性，２０该在０８年，孙
纪敏等人［在签密方案的基础上提出了基于Ｉ的认４Ｄ证及密钥协商协议（以下简称ＳＺＳＰ协议）该协议解，决了ｚｅｇ提出的公钥管理和公钥验证复杂的问题，ｈｎ同时也弥补了前向安全漏洞。然而本文分析了文献
ＣｏｒｍｉｅＩｅｓｎｔｏ（ｍｐｏｓｍｐｒｏａｉｎＫＣＩｒｓｌｎｅｉ０８ＴｈｓｐｐｒａｓｏｄｃｅｅａｌｄａａｙｉｏｈａＴｏａｏｄｔｉ）ｅｉｅｃｎ２０．ｉａｅｌｏｃｎｕｔｄａｄｔｉｎｌｓｓｎｔｅｆｗ．ｖｉｈｓｉｅｌ
双线性对实现了身份基密码体制后，们相继提出了人许多实用的身份基加密体制和密钥协商协议。１９９９年，ｈｎＬ等人提出了基于签密技术的密ｚｅｇ３
ＳＺＳＰ协议见表１用户Ａ和Ｂ协商会话密钥执，行的步骤如下：
第２４卷
第１ｏ期
电脑开发与应用
文章编号：０３５５（０１１－０１０１０－８０２１）０００ —３
身份基认证密钥协商协议分析与改进
ＡｎａｙｉｎｍｐｏｅｅｆａＮｅＩｎｔｔ — ａｅｕｈｎｉａｅｌｓｓａｄＩｒｖｍｎｔｏｗｄｅｉｙｂｓｄＡｔｅｔｃｔｄ

认证密钥协商协议的研究

认证密钥协商协议的研究认证密钥协商协议的研究密钥协商是在通信过程中，确保通信双方能够安全地交换密钥并建立安全连接的过程。

在网络通信中，密钥协商协议成为了保证安全性的关键。

本文将探讨认证密钥协商协议的研究，分析其原理、问题和应用。

1. 介绍认证密钥协商协议是指在通信双方之间建立安全连接时，双方通过互相验证身份、生成并交换密钥的一种协议。

在网络通信中，认证密钥协商协议的主要目标是实现机密性、完整性和身份验证。

它是实现安全通信的基础，广泛应用于无线通信、互联网和移动通信等领域。

2. 认证密钥协商的原理认证密钥协商的原理包括密钥生成、密钥交换与验证三个步骤。

首先，通信双方生成自己的密钥，可以使用对称加密还是非对称加密算法取决于具体协议的设计。

然后，双方通过一定的通信手段将生成的密钥交换。

最后，双方对接收到的密钥进行验证，以确保通信双方的身份和密钥的正确性。

3. 认证密钥协商协议的分类认证密钥协商协议可以分为对称密钥协商和非对称密钥协商两类。

对称密钥协商协议中，通信双方使用相同的密钥进行加密和解密，这种协议的优点是速度快、计算量小。

而非对称密钥协商协议则使用不同的密钥进行加密和解密，安全性更高，但计算量也更大。

4. 认证密钥协商协议存在的问题虽然认证密钥协商协议在实现安全通信中发挥重要作用，但它也存在一些问题。

首先，安全性问题是最关键的。

安全性弱的协议容易被恶意攻击者利用，导致信息泄露和通信中断。

其次，计算量和延迟问题也是需要解决的难题。

密钥协商的过程需要计算和通信时间，这会导致通信的延迟和性能下降。

此外，协议的复杂性和可扩展性也是需要考虑的因素。

5. 认证密钥协商协议的应用认证密钥协商协议广泛应用于各个领域，特别是对于需要保护敏感信息的通信过程。

在电子商务中，用户需要与服务提供商安全地交换支付密钥以确保交易的安全性。

在移动通信中，认证密钥协商协议被用于确保手机用户与运营商之间的通信安全。

此外，在无线传感器网络和云计算环境中，认证密钥协商协议也扮演了重要角色。

改进的3G认证与密钥分配协议

收稿日期：２０１１ —８０ — ２２ｔ修订日期：２０ —３２０２０ —６基金项目：保密通信国防科技重点实验室基金资助项目（００Ｓ６２１ＤＺ１２）２０Ｊ０．０１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者简介刘乐苏（９４）Ｉ６一．男，陕西西安人西安电子科技大学副教授，博士生，主要研究方向为网络安全、移动通信系统安全；韦宝典（９４）男．广西贵港人，西安电子科技大学博士生．主要研究领域为密１７．码算法、移动通信系统安全：王新梅（９７）１３一，男，浙江宁渡人，西安电子科技大学教授，博士生导师，主
全缺陷，并给出了攻击者可能进行的攻击。针对协议的安全漏洞，提出了一种改进的认证与密钥分配方案，解决了对ＶＬ的认证及网络端信息传输的安全性：昂后．对改进方案的安全性进行Ｒ
了分析。
ＡｂｔａｔＩｔｉａｅ，ａａａｙｉｏｈｒｃｄｒｍａｅｕｉｙｏＧａｔｅｔａｉｎａｄｋｙｓｒｃ：ｎｈｓｐｐｒＤｎｌｓｓｆｔｅｐｏｅｕｅｄｓｃｒｔｆ３ｕｈｎｉｔｎｅｃｏａｒｅｎｒｔｃｌｈｓｂｅｄ．ｅｖｎｒｂｌｙａｏｓｂｅａｔｃｏｔｓｐｏｔｃｌａｅｄｓｒｂｄｇｅｍｅｔｐｏｏｏａｅｎｍａｅＴｈｕｌｅａｉｔｎｄｐｓｉｌｔｋｔｈｉｒｏｏｌｅｃｉｅｉａ

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改进的三因素相互认证与密钥协商方案三因素认证是一种通过结合用户所知的密码、用户所持有的设备或手机等物理令牌，以及用户的生物特征等多个身份验证要素，来提高身份认证安全性的方法。

而密钥协商方案则是用于在通信双方之间建立共享密钥的方法。

本文将介绍改进的三因素相互认证与密钥协商方案，以提高安全性。

一、方案介绍
1.使用密码进行认证：用户首先需要输入自己所知的密码进行身份验证。

这可以是用户在注册过程中设定的复杂密码，或是通过其他途径获取的临时密码。

2.使用生物特征进行认证：在密码认证通过后，系统会要求用户进行生物特征的认证。

这可以是指纹、虹膜、声纹等。

系统将用户的生物特征与预先注册的模板进行比对，以确认用户的真实身份。

3.使用物理令牌进行认证：在生物特征认证通过后，用户需要使用自己所持有的物理令牌进行认证。

这可以是手机、硬件密钥盒等设备。

4. 密钥协商：在三因素认证通过后，系统将为用户生成一次性的加密密钥。

这个密钥将用于建立安全通信信道。

密钥生成过程可以使用公钥密码学的方法，如Diffie-Hellman密钥交换算法。

5.数据传输：在密钥协商完成后，用户可以使用生成的密钥对数据进行加密和解密。

在数据传输过程中，双方可以使用该密钥来建立双向加密通信。

二、方案改进
为了进一步提高三因素相互认证与密钥协商方案的安全性，可以进行以下改进：
1.强化生物特征识别：改进生物特征识别算法，提高其准确性和抗攻击能力。

例如，通过引入深度学习的方法，改进人脸、指纹等生物特征的识别算法。

2.引入多因素密钥协商：除了三因素认证外，引入更多的因素进行密钥协商。

例如，可以引入时间戳、地理位置信息等因素，以进一步增加密钥的安全性。

3.双向认证：在密钥协商过程中，不仅仅服务器对用户进行认证，同时用户也需要对服务器进行认证。

这可以通过公钥加密的方式实现，服务器提供公钥给用户进行加密认证。

4.安全传输通道：在密钥协商过程中，建立一个安全的传输通道是至关重要的。

可以使用TLS/SSL等加密协议来保护密钥协商过程中的传输安全。

三、方案的优势
1.强化安全性：通过使用密码、生物特征和物理令牌等多个身份验证要素，以及使用加密密钥进行数据传输，可以提高身份认证和密钥协商的安全性。

2.抵抗攻击：引入多因素认证和双向认证等机制，可以有效抵抗密码破解、生物特征伪造和中间人攻击等威胁。

3.灵活性：可以根据实际应用场景选择合适的认证要素和密钥协商算法，以满足不同的安全需求。

4.用户友好性：虽然增加了认证的要素，但通过合理设计用户界面和使用友好的认证方式，可以提高用户的使用体验。

综上所述，改进的三因素相互认证与密钥协商方案能够提高身份认证和密钥协商的安全性，对于保护用户隐私和数据安全具有重要意义。

在实际应用中，还需根据具体情况进行适当调整和优化，以满足不同场景下的安全需求。