身份基和无证书认证非对称群密钥协商的研究

As a key problem of secure group communication systems, group key agreement is the basis of various security mechanisms in group-oriented applications. Asymmetric group key agreement solves the limitation in conventional group key agreement which only allows the secure communications within the group while does not allow outside users to send confidential messages to the users in the group and the bottleneck on the running rounds in conventional group key agreement.. This project is based on applicant's work published in COCOON 10, CCS 10, Asiacrypt 11, IEEE Trans Veh. Technol., etc., proposes new models, protocols and applications of authenticated asymmetric group key agreement in identity-based and certificateless public key cryptosystems. We propose formal security modes which capture perfect forward secrecy and key escrow freeness for static/dynamic authenticated asymmetric group key agreement protocols in identity-based public key cryptosystem for the first time, extend the concept of asymmetric group key agreement to certificateless public key cryptosystem and define related security models for the first time; research on new techniques to construct one-round authenticated asymmetric group key agreement protocols, e.g., strong unforgeable batch multi-signature and the idea of virtual growth tree; design identity-based and certificateless authenticated asymmetric group key agreement protocols, employ these protocols for secure vehicular communications in vehicular ad hoc networks.

群密钥协商作为安全群通信系统的关键和难点，是面向群组应用中的各种安全机制的基础。非对称群密钥协商解决了传统群密钥协商只允许群内用户的安全通信而不允许群外用户向群内用户发送秘密信息的限制及运行轮数上的瓶颈。. 本项目基于申请人COCOON 10、CCS 10、Asiacrypt 11及IEEE Trans. Veh. Technol.等的工作，提出身份基和无证书公钥密码系统中认证非对称群密钥协商的新模型、新协议和新应用。在身份基公钥密码系统中首次提出静态/动态具有完美前向安全性及无密钥托管的认证非对称群密钥协商协议的安全模型，首次将非对称群密钥协商的思想扩展到无证书公钥密码系统定义相关安全模型；研究各模型下单轮认证非对称群密钥协商协议的实现技术，提出强不可伪造批多签名和虚拟生长树的思想；设计身份基和无证书认证非对称群密钥协商协议，并将新协议应用于车载自组织网中车辆的安全通信。

群密钥协商作为安全群通信系统的关键和难点，是面向群组应用中的各种安全机制的基础。非对称群密钥协商协议是建立安全信道的关键技术之一，它解决了传统群密钥协商只允许群内用户的安全通信而不允许群外用户向群内用户发送秘密信息的限制及运行轮数上的瓶颈。通过本项目的支持，课题组完善了身份基和无证书公钥密码系统中认证非对称群密钥协商协议的安全模型；研究了相应模型中高效的非对称群密钥协商理论和实现技术；提出非对称群密钥协商协议在车载网和其它相关领域的应用。. 本课题的研究工作突破原有群密钥协商理论的一些限制，对群密钥协商及相关领域带来新的安全设计和证明方法。本项目提出了非对称群密钥协商的新安全模型，提出新的非对称群密钥协商构造和证明技术；解决了协议安全级别与实际应用之间的平衡问题，解决了成员频繁变换带来的协议复杂性问题。本课题为我们解决群组安全通信和车载网中的安全问题提供新的理论和技术途径。在具体应用方面，本项目的研究的非对称群密钥协商协议也适用于点对点网络以及其它自组织群体通信中的保密通信，具有相当广泛的应用基础。因此，本项目的研究工作有着重要的理论和应用价值，将对群通信系统提供新的技术方法以及产生积极的推动。. 课题达到了预期的研究目标，形成了较为系统、深入和具有原创性的研究成果。部分成果在国内外学术界产生了重要影响。课题组成员在IEEE Transactions on Information Forensics and Security、IEEE Transactions on Computers、Information Sciences、ESORICS 2014等高水平期刊和会议共计发表学术论文24篇，其中SCI检索9篇、EI检索14篇；申请专利1项；培养硕士生毕业4名；顺利完成了本项目的各预期研究成果及其考核指标。