轮复杂度最优的群组密钥协商协议及其可证明安全研究

In order to solve some key issues in group key agreement protocols, the proposal plans to gradually study the following issues:(1) Reduce computation and communication cost of group members to improve the efficiency of group key agreement protocols, design round-optimal group key agreement protocols with one round. Research on key compromise impersonation resilience of one-round group key agreement protocols when more than two users are corrupted.(2) Study collusion attack and traitor traceability of one-round asymmetric group key agreement protocols and design one-round asymmetric dynamic group key agreement protocols with traitor traceability. (3) Improve security models to capture more potential risks such as side channel attack such that the security model can better capture the real enviroment.Based on one-round group key agreement protocols, design group key agreement protocols secure under the proposed models. (4)By applying existing light-weight cryptographic schemes or improving the way traditional group key agreement protocols are implemented, design light-weight group key agreement protocols which are suitable in energy-constrained wireless mobile environment and formally analyze their security under security models. We wish that the research in this project will be greatly helpful for the theory and practice of group key agreement protocols.

在本项目中,针对群组密钥协商协议中存在的一些关键问题，我们层层递进地做如下几个方面的工作:(1)通过降低群组用户的计算量和通信量来提高协议的效率，设计轮复杂度最优的一轮群组密钥协商协议。研究一轮群组密钥协商协议在多于两个用户被腐化的前提下的抵抗密钥泄漏伪装攻击的能力。(2) 研究一轮非对称群组密钥协商协议的合谋攻击和叛逆追踪问题，并设计具有叛逆追踪性的一轮非对称动态群组密钥协商协议。(3) 将侧信道攻击等安全隐患添加到安全模型中,使得安全模型能够更好地模拟现实中的攻击环境。在一轮协议的基础上设计在提出的模型下安全的协议。(4) 采用已有的轻量级密码方案或者改变传统协议的实现方式,设计在资源受限的无线移动网络环境中适用的轻量级群组密钥协商协议并在安全模型下严格证明它们的安全性。希望通过本项目的研究进一步探索安全高效的群组密钥协商协议的设计方法,为群组密码学的理论研究和实际应用提供强有力支持。

在群组通信环境中，每个群组成员都需要在公开的不安全的网络环境中发送信息， 所以面临着许多安全问题，主要是未授权用户对数据的访问、生成、修改和破坏等非法操作。群组密钥协商协议为一组用户提供一个共享的会话密钥，使得群组内的用户可以用这个会话密钥来达到一些密码学目的，例如实现消息的机密性和完整性等。 因此，群组密钥协商协议在保障群组通信安全方面起到了非常重要的作用，研究如何设计安全高效的群组密钥协商协议有很大的意义。在本项目中,针对群组密钥协商协议中存在的一些关键问题，我们做了如下几个方面的工作:(1)通过降低群组用户的计算量和通信量来提高协议的效率，设计轮复杂度最优的群组密钥协商协议。(2) 研究一轮非对称群组密钥协商协议的合谋攻击和叛逆追踪问题。(3) 设计了在目前最强的安全模型下安全的群组密钥协商协议。(4) 采用已有的轻量级密码方案和改变传统协议的实现方式,设计在资源受限的无线移动网络环境中适用的轻量级群组密钥协商协议并在安全模型下严格证明它们的安全性。(5) 设计聚合密码方案。 通过本项目,为群组密码学的理论研究和实际应用提供强有力支持。