[论文解读] An efficient pairing-free certificateless two-party authenticated key agreement protocol in the eCK model

Yong-Jin Kim, Jong-Geon Kang+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2013

Cryptography and Data Security参考文献 17被引用 10

一句话总结

该论文提出了一种新颖的、无需双线性配对的无证书两方认证密钥协议，其在椭圆曲线群上的标量乘法运算最少，显著提升了效率。该协议在随机预言模型下满足eCK模型的安全性，相比以往工作，计算开销更低，安全性保证更强。

ABSTRACT

Recent study on certificateless authenticated key agreement focuses on bilinear pairing-free certificateless authenticated key agreement protocol. Yet it has got limitations in the aspect of computational amount. So it is important to reduce the number of the scalar multiplication over elliptic curve group in bilinear pairing-free protocols. This paper proposed a new bilinear pairing-free certificateless two-party authenticated key agreement protocol, providing more efficiency among related work and proof under the random oracle model.

研究动机与目标

• 解决现有无需双线性配对的无证书密钥协议计算成本过高的问题。
• 减少椭圆曲线群上的标量乘法次数以提升效率。
• 设计一种无需依赖双线性配对的安全高效两方认证密钥协议。
• 在随机预言假设下，于eCK模型中提供形式化安全证明。

提出的方法

• 提出一种新型无证书密钥协议，消除对双线性配对的需求。
• 利用椭圆曲线密码学并优化标量乘法操作，以降低计算负载。
• 基于系统参数和私钥/公钥组件设计密钥派生机制，以建立共享秘密。
• 采用随机预言模型，形式化协议对主动攻击的抵抗能力的安全证明。
• 集成无证书密码学，避免密钥托管问题，同时保持高效性。
• 通过精心设计的密码学操作，确保相互认证与前向安全性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不损害安全性的前提下，最小化无证书密钥协议中的标量乘法次数？
• RQ2 能否设计一种无需配对的无证书密钥交换协议，实现高效率与强安全性保证？
• RQ3 移除双线性配对对两方认证密钥协议的整体性能与安全性有何影响？
• RQ4 是否可能在不依赖配对操作的前提下，于eCK模型下构建安全高效的协议？
• RQ5 与现有无需双线性配对的替代方案相比，所提协议在计算成本方面的效率如何？

主要发现

• 所提协议相比现有无需双线性配对的无证书协议，显著减少了标量乘法次数。
• 该协议在随机预言假设下，于eCK模型中实现了可证明安全性。
• 通过消除双线性配对，协议显著提升了计算效率。
• 协议以极低的密码学开销维持了相互认证与前向安全性。
• 该设计成功避免了传统身份密码学中固有的密钥托管问题。
• 安全证明表明协议对广泛类别的主动攻击（包括针对密钥泄露伪装攻击）具有抵抗能力。