一种口令认证密钥交换协议研究和改进

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1、一种口令认证密钥交换协议研究和改进　　【摘要】对项顺伯等提出的两方口令认证密钥交换协议进行安全性分析，以一个具体的攻击方法，证明其不能抵御服务器泄露攻击。改进后的协议在服务器存储用户口令验证值的基础上，利用解决离散对数问题的困难性，将服务器的相关验证信息嵌入到单向哈希认证值中，加强对用户方的身份认证。分析结果表明，改进后的协议能真正有效抵御服务器泄露攻击和假冒攻击，同时提高了运行效率。【关键词】口令认证；密钥交换；服务器泄露攻击；假冒攻击；离散对数5近年来随着互联网和移动通信技术的飞速发展，通信信道的安全问题越来越受到人们的重视，各种

2、信息加密技术得到广泛的应用，其中密钥交换协议成为一个重要的研究方向。传统的密钥交换协议无法抵御假冒攻击和中间人攻击，于是出现了具有身份认证性质的密钥交换协议，使通信双方既能相互认证，又能协商出会话密钥。文献[1]首次提出了一个基于口令身份认证的密钥交换协议EKE，文献[2]对EKE进行了改进。随后，出现了大量的基于口令认证的密钥交换协议[3～9]。其中，文献[6]提出了一种能抵御假冒攻击的两方口令认证密钥交换协议PAKA-X。文献[7]指出了文献[6]不能抵御服务器泄露攻击和口令猜测攻击，文献[8～9]提出了一些相应的改进方案。文献[

3、10]提出了一种PAKA-X的改进方案N-PAKA，并声称该协议能够抵御服务器泄露攻击、字典攻击和中间人攻击，且运行效率比文献[8]更高。本文以一个具体攻击方法，分析指出文献[10]无法抵御服务器泄露攻击，并在此基础上对其进行改进，使其能够有效抵御服务器泄露攻击，使攻击者无法假冒用户发起验证，具有更高的安全性。一、N-PAKA协议二、针对N-PAKA协议的有效攻击三、对N-PAKA协议的改进针对N-PAKA协议出现的问题，本文的改进协议将服务器B的随机秘密因子加入到双方身份认证中，并使其破解难度建立在解决离散对数问题上，加强服务器B对

4、用户A的身份认证，使攻击者Eve无法绕开口令π进行身份认证。改进后的协议执行如下：四、安全性分析5改进后的新协议在继承N-PAKA协议原有的前向安全性、能够抵御Denning-Sacco攻击、能够抵御字典攻击和抵御中间人攻击等优点的同时，还能够真正有效地抵御服务器泄露攻击，使Eve无法假冒用户A发起验证攻击。关于继承原有协议的安全性，文献[10]已有详细说明，此处不再赘述，现着重对因服务器泄露引起的安全问题进行分析。（1）定理1：攻击者无法通过V得到口令明文π。假设由于服务器B的信息泄露，攻击者Eve得到口令文件，并从中提出验证信息V

5、，由于V=五、运行效率分析本文改进后的协议与PEKA-X协议、文献[9]的改进协议、N-PEKA协议的执行效率比较情况，如表1所示。表1列举的各种运算中，指数运算和哈希运算是最影响整个协议运行效率的运算。与其它几个协议比较，改进后的协议中指数运算和哈希运算次数最少，其它运算也较为均衡，具有更高的运行效率。本文用一个具体的攻击方法，证明文献[10]提出的两方口令认证密钥协商协议存在服务器漏洞攻击，并提出一个改进的口令认证密钥协商协议。改进后的协议不仅继承了原协议的安全特点，而且能够真正抵御服务器漏洞攻击，攻击者即使获得了存储在服务器的用

6、户口令验证值，也无法利用该验证值进行发起人假冒攻击，提高了协议的安全性。参考文献[1]BellovinSM，MerrittM.EncryptedKeyExchange：Password-basedProtocolsSecureAgainstDictionaryAttacks[C].Proc.ofIEEEConferenceonComputerSocietySymposiumonResearchinSecurityandPrivacy.Oakland，USA：IEEEPress，1992：72～84[2]BELLOVINS，MERRIT

7、TM.Augumentedencryptedkey5exchange：apassword-basedprotocolsecureagainstdictionaryattacksandpasswordfilecompromise[C].ProceedingsofCCS’93.NewYork：ACMPress，1993：244～250[3]KAShim，SHSeo.Securityanalysisofpassword-authenticatedkeyagreementprotocols[C].4thInternationalConfere

8、nce，CANS2005，Xiamen，China，December14～16.2005：49～58[4]唐祚波，缪祥华.一种三方认证密钥协商协议的分析与改进[J].计算机工程.2013，39（1）：140～143[5]