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The authentication procedure in session initiation protocol (SIP), an IETF standard protocol for initiating an interactive user session, typically uses HTTP digest authentication, which is vulnerable to many known attacks. To cope with the problems, Wu et al. proposed a new authenticated key exchange (NAKE) protocol for SIP based on the Elliptic Curve Cryptosystem. However, this paper shows that the NAKE is insecure against the off-line password guessing attack and proposes a modified authenticated key exchange (MAKE) protocol for SIP. The MAKE fits neatly in the SIP protocols as described in RFC 3261.

Protocols for password-based authenticated key exchange (PAKE) enable two or more parties communicating over a public network to build a secure communication channel using their easy-to-remember passwords. However, off-line dictionary attacks have always been a major security concern in designing such password-based protocols. Compared with the two-party setting, the concern is significantly increased in the three-party setting where insider attacks may be mounted. In this paper, we identified an inherent flaw in the design of Nam et al.’s three-party PAKE protocol (IEEE Communications Letters, 13(3), 2009) and Lu and Cao’s protocol (Computers & Security, 26(1), 2007) and demonstrated that both protocols are susceptible to a previously unpublished off-line dictionary attack. We hope that by identifying this design flaw, similar structural mistakes can be avoided in future design. We conclude the paper with a simple countermeasure.

Protocols for password-based authenticated key exchange (PAKE) in the three-party setting must be designed to be secure against dictionary attacks even in the presence of a malicious insider. In this work, we revisit the three-party PAKE protocol proposed by Kim and Choi in 2009, and demonstrate that the protocol is vulnerable to an insider offline dictionary attack (which allows an adversary to impersonate a legitimate party and initiate transactions). We also show that due to the vulnerability, Kim and Choi’s protocol is rendered insecure in the in distinguish ability-based security model of Bellare, Pointcheval and Rogaway (2000). We propose an improved three-party PAKE protocol which is resistant to all classes of dictionary attacks, including insider offline dictionary attacks and undetectable online dictionary attacks.

패스워드 기반 그룹 키 교환 (PAGKE : password-authenticated group key exchange)은 단지 사람이 기억하기에 쉬운 패스워드만을 이용해서 그룹 구성원들이 세션 키를 공유할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 공유한 세션 키는 향후 그룹의 안전한 통신을 위하여 사용된다. PAGKE는 사전공격 (dictionary attack)에 안전함을 기본적인 안전성의 목표로 한다. 이 문제를 해결하기 위해 몇몇 프로토콜들이 제안되었지만, 기존 프로토콜들은 그룹의 구성원의 수에 비례하여 라운드 수가 증가하기 때문에 실용적이지 못하다. 최근 PKC' 06에서 이러한 단점을 해결하기 위한 증명 가능한 안전성을 가지는 3 라운드의 PAGKE 프로토콜이 제안되었다. 이 프로토콜은 블록암호가 “이상적인 암호” (ideal cipher)이고, 해쉬함수가 “이상적인 해쉬” (ideal hash) (또는 랜덤 오라클)로 동작할 경우에 안전하다. 그러나 실제적으로는 이러한 이상적인 함수를 실제 함수로 구현할 경우에 안전하지 않을 수 있다. 그러므로 스킴을 설계할 때, 이상적인 함수의 사용을 줄이거나 사용하지 않는 것이 더 이상적이라 하겠다. 본 논문에서는 이상적인 함수의 수를 줄인 증명 가능한 안전성을 가지는 2 라운드 PAGKE 프로토콜을 제안한다. 즉, 제안하는 프로토콜의 안전성 증명에서는 어떠한 랜덤오라클의 사용 없이 이상적인 암호의 가정만을 가정한다. 결국, 이전의 스킴들 보다 본 논문에서 제안하는 스킴은 더욱 가정이 약화되고 논리적인 가설에 기초하고 있다. 또한 제안 프로토콜은 지금까지 다른 논문들에서 제안된 프로토콜 중에서 가장 효율적이다.

Password-authenticated group key exchange (PAGKE) allows group members to share a session key using a human-memorable password. The fundamental security goal of PAGKE is security against dictionary attacks. Several solutions have been proposed to solve this problem while most ones require rounds linearly increasing in the number of group users, so they are neither scalable nor practical. Recently a provably secure constant-round PAGKE protocol overcoming this shortcoming is proposed at PKC '06. This protocol has been proved to be secure when both the block cipher is instantiated via an "ideal cipher" and the hash function is instantiated via an "ideal hash" (so-called the random oracle model). However a provably secure scheme using ideal functions may be insecure if the ideal functions are implemented by the real-world functions. Thus we have to avoid or reduce the use of ideal functions as long as possible in proving the security of a scheme to make the scheme more reliable. In this paper we propose a constant-round PAGKE protocol which is provably secure using less ideal functions. That is, the security of the suggested protocol is provable using an ideal cipher without using any ideal hash oracle. Thus our scheme is based on weaker and more reasonable assumptions than the previous schemes. The protocol also matches the most efficient PAGKE protocol among those found in the literature.

The Key exchange protocols are very crucial tools to provide the secure communication in the broadband satellite access network. They should be required to satisfy various requirements such as security, Key confirmation, and Key freshness. In this paper, Two authenticated key exchange protocols TPEKE-E(Two Pass Encrypted Key Exchange-Exchange-Efficient) and TPEKE-S(Two Pass Encrypted Key xchange-Secure) are introduced. A basic idea of the protocols is that a password can be represented by modular addition N, and the number of possible modular addition N representing the password is $2^N$. The TPEKE-E is secure against the attacks including main-in-the-middle attack and off-line dictionary attack, and the performance is excellent so as beyond to comparison with other authenticated key exchange protocols. The TPEKE-S is a slight modification of the TPEKE-E. The TPEKE-S provides computational in feasibility for learning the password without having performed off line dictionary attack while preserving the performance of the TPEKE-E.

Secure channels, indispensable to many applications, can be established by using an authenticated key exchange (AKE) protocol where the involving parties authenticate one another and then share authenticated session keys over insecure networks. In this paper, we introduce a new type of AKE protocols that are especially designed to minimize the damages caused by leakages of stored secrets. Such protocols are called Leakage-Resilient AKE (LR-AKE) protocols, whose motivation, design principles, several constructions, security analysis and applications are explained in detail.

Nowadays, client-to-client applications such as online chat (e.g. MSN) and SMS (Short Message Services) are becoming increasingly prevalent. These client-to-client applications are revolutionizing the way we communicate. Three-party PAKE (password authenticated key exchange) protocols provide a means for the two communicating parties holding passwords to establishment a secure channel between them with the help of a common server. In this paper, we propose an efficient three-party PAKE protocol for the client-to-client applications, which has much better performance than the existing generic constructions. We also show that the proposed protocol is secure in a formal security model.

Usually, key-establishment protocols are suggested in a security model. However, there exist several different security models in the literature defined by their respective security notions. In this paper, we study the relations between the security models of key establishment. For the chosen security models, we first show that some proven key-establishment protocols are not secure in the more restricted security models. We then suggest two compilers by which we can convert a key-establishment protocol that is secure in a specific security model into a key-establishment protocol that is still secure in a more restricted security model.

In recent years, significant improvements have been made to the techniques used for analyzing satellite communication and attacking satellite systems. In 2003, a research team at Los Alamos National Laboratory, USA, demonstrated the ease with which civilian global positioning system (GPS) spoofing attacks can be implemented. They fed fake signals to the GPS receiver so that it operates as though it were located at a position different from its actual location. Moreover, Galileo in-orbit validation element A and Compass-M1 civilian codes in all available frequency bands were decoded in 2007 and 2009. These events indicate that cryptography should be used in addition to the coding technique for secure and authenticated satellite communication. In this study, we address this issue by using an authenticated key-exchange protocol to build a secure and authenticated communication channel for satellite communication. Our protocol uses identity-based cryptography. We also prove the security of our protocol in the extended Canetti-Krawczyk model, which is the strongest security model for authenticated key-exchange protocols, under the random oracle assumption and computational Diffie-Hellman assumption. In addition, our protocol helps achieve high efficiency in both communication and computation and thus improve security in satellite communication.

Joux의 3자 키 교환 프로토콜은 키 합의 분야에서 가장 뛰어난 업적 가운데 하나이다. 하지만 Joux 프로토콜은 인증 기능을 제공하지 않아 man-in-the-middle 공격에 취약하다. 비록 Joux 프로토콜에 대하여 인증서 기반 그리고 ID 기반 인증기법이 제안되었지만, 아직 1 라운드에 실행되는 안전성이 증명 가능한 패스워드 기반 3자 키 교환 프로토콜은 제안된 바 없다. 본 논문에서는 Joux 프로토콜에 EC-PAK의 패스워드 인증 기법을 적용하여 안전성이 증명 가능한 1 라운드 3자 키 교환 프로토콜을 제안하였다. 그리고 렌덤 오라클 모델을 사용하여 프로토콜의 안전성도 증명하였다.

Joux's tripartite key agreement protocol is one of the most prominent developments in the area of key agreement. Although certificate-based and ID-based authentication schemes have been proposed to provide authentication for Joux's protocol, no provably secure password-based one round tripartite key agreement protocol has been proposed yet. We propose a secure one round password-based tripartite key agreement protocol that builds on Joux's protocol and adapts PAK-EC scheme for password-based authentication, and present a proof of its security.

Joux의 3자 키 교환 프로토콜은 키 합의 분야에서 가장 뛰어난 업적 가운데 하나이다. 하지만 Joux 프로토콜은 인증 기능을 제공하지 않아 man-in-the-middle 공격에 취약하다. 비록 Joux 프로토콜에 대하여 인증서 기반 그리고 ID 기반 인증기법이 제안되었지만, 아직 1 라운드에 실행되는 안전성이 증명 가능한 패스워드 기반 3자 키 교환 프로토콜은 제안된 바 없다. 본 논문에서는 Joux 프로토콜에 EC-PAK의 패스워드 인증 기법을 적용하여 안전성이 증명 가능한 1 라운드 3자 키 교환 프로토콜을 제안하였다. 그리고 렌덤 오라클 모델을 사용하여 프로토콜의 안전성도 증명하였다.

Joux's tripartite key agreement protocol is one of the most prominent developments in the area of key agreement. Although certificate-based and ID-based authentication schemes have been proposed to provide authentication for Joux's protocol, no provably secure password-based one round tripartite key agreement protocol has been proposed yet. We propose a secure one round password-based tripartite key agreement protocol that builds on Joux's protocol and adapts PAK-EC scheme for password-based authentication, and present a proof of its security.

상호간의 보안 통신을 위해서는 서로간의 안전한 비밀키 교환이 이루어져야 한다. 이를 보장하기 위해서는 안전한 키교환 프로토콜이 사용되어야 한다. 키교환 프로토콜은 안전성을 보장함과 동시에 키의 신선도와 확신에 대한 요구사항을 모두 만족시켜야한다. 현재 대표적인 키교환 프로토콜인 Diffie-Hellman을 기본으로 하는 다양한 프로토콜이 연구 및 개발되고 있다. 최근에 연구된 EKE-E(Encrypted Key Exchange-Efficient) 프로토콜은 Diffie-Hellman 알고리즘을 통한 키교환을 제공하며 man-in-the-middle공격과 오프라인 사전공격에 대한 안정성을 보장한다. 하지만 재전송 공격에 취약성을 가진다. 본 논문에서는 최근에 제안된 키교환 프로토콜인 EKE-E의 안전성을 만족하며 재전송공격에 안전한 프로토콜을 제안한다. 동시에 연산을 줄여 보다 성능을 향상시킨다.

상호간의 보안 통신을 위해서는 서로간의 안전한 비밀키 교환이 이루어져야 한다. 이를 보장하기 위해서는 안전한 키교환 프로토콜이 사용되어야 한다. 키교환 프로토콜은 안전성을 보장함과 동시에 키의 신선도와 확신에 대한 요구사항을 모두 만족시켜야한다. 현재 대표적인 키교환 프로토콜인 Diffie-Hellman을 기본으로 하는 다양한 프로토콜이 연구 및 개발되고 있다. 최근에 연구된 EKE-E(Encrypted Key Exchange-Efficient) 프로토콜은 Diffie-Hellman 알고리즘을 통한 키교환을 제공하며 man-in-the-middle공격과 오프라인 사전공격에 대한 안정성을 보장한다. 하지만 재전송 공격에 취약성을 가진다. 본 논문에서는 최근에 제안된 키교환 프로토콜인 EKE-E의 안전성을 만족하며 재전송공격에 안전한 프로토콜을 제안한다. 동시에 연산을 줄여 보다 성능을 향상시킨다.

Lin 등이 제안한 키 교환 프로토콜 및 SAKA 변형 키 교환 프로토콜은 오프라인 패스워드 추측 공격에 대응하지 못했다. 본 논문에서는 기존의 SAKA 변형 키 교환 프로토콜의 취약점을 해결하기 위한 새로운 키 교환 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜은 키 검증단계에서 일방향 해쉬 함수를 이용함으로서 기존 프로토콜의 문제점들을 해결하였다. 본 논문에서 제안한 프로토콜은 키 교환 프로토콜에서 요구되는 재전송 공격과 오프라인 패스워드 추측 공격에 강한 특징을 갖고 완전한 전방향 보안(perfect forward secrecy)을 제공한다.

최근에 제안되고 있는 원격 서버에 로그인하기 위한 방법은E와 패스워드뿐만 아니라 스마트카드를 함께 사용한다. 기존의 ID 와 패스워드를 사용한 인증은 공격자에 의해 추측이 가능하므로 사용자 가장 공격이 가능하다는 약점을 가지고 있다. 하지만 스마트카드와 ID, 패스워드를 사용하면 ID와 패스워드가 추측가능할지라도 스마트카드를 소지하고 있지 않다면 사용자 가장 공격 (impersonate attack)을 할 수 없다. 이 논문에서는 스마트카드와 ID, 패스워드를 함께 사용하여 원격 서버에 인증과 더불어 안전한 키 교환을 하며, 기존에 다른 논문들에서 언급한 조건들을 모두 만족하면서 안전한 키 교환까지 제안하였다. 기존의 스킴은 해쉬 기반으로 제안 되었으나 이 논문에서 제안한 스킴은 페어링 (pairing) 연산을 기반으로 제안 되었다. 또한, Computational Diffie-Hellman문제를 기반으로 스킴을 제안하여 안전성에 대한 증명이 가능하다 최근에 스마트카드를 사용한 인증에서 요구 되는 성질의 모든 조건을 만족한다는 장점을 가지고 있다.

Signcryption은 공개키 암호와 디지털 서명을 결합한 하이브리드 공개키 프리미티브이다. Signcryption은 디지털 서명 수행 후 암호화 과정을 수행하는 프로토콜보다 연산량과 통신량에서 월등한 우월성을 보여준다. 그러나 Signcryption 기법을 이용한 상호 인증 및 키 교환 프로토콜은 적용시스템(예를 들어 모바일 네트워크)에 따라 많은 연산량과 통신량(상대적으로 모바일과 무선 네트워크에 대해)이 부담이 된다. 이에 이동망과 모선 네트워크에 적합한 적은 연산량과 통신량의 특성을 가진 상호 인증 및 키 교환 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서는 두 참여자 사이에서 참여자의 상호 인증과 안전한 통신을 위해 Signcryption을 이용한 EC 기반의 안전한 인증된 키 교환 프로토콜을 제안한다. 그리고 제안 프로토콜의 보안성을 증명하고 효율성을 비교한다.

본 논문에서는 ElGamal 암호 기반에 PAK(Password-Authenticated Key Exchange) 프로토콜을 적용하여, 새로운 패스워드-인증 키 분배 프로토콜을 제안하고자 한다. ElGamal 암호 기법에서 사용자와 서버의 공개키와 개인키로 미리 공유된 패스워드와 비밀 정보를 암호문으로 전송하고 복호함으로써 서버-클라이언트 상호 인증을 하고, 비밀 정보를 근거로 세션키를 나누어 갖는 것이 이 프로토콜의 목적이다. 또한 설계 시 패스워드-인증 키 교환 프로토콜에서의 보안 요구사항을 고려하여 패스워드 기반의 인증 키 분배 프로토콜에서 요구하는 보안 요구사항을 만족하고 있다.

본 논문에서는 PAK(Password-Authenticated Key Exchange)와 PAK-R 프로토콜 기반으로 세가지 형태의 MTI(Matsumoto, Takashima, Imai) 키 일치 프로토콜을 적용하여, 안전한 보안성 요구 조건을 만족하면서 다양한 시스템에 적용할 수 있는, 패스워드-인증 키 분배 프로토콜을 소개하고자 한다. PAK 패스워드-인증 키 프로토콜은 통신 주체의 짧은 길이의 패스워드를 이용하여 통신 주체의 식별 및 상호 인증 후, 크기가 긴 세션키를 분배하기 위한 프로토콜이다. 또한 PAK는 이미 안전한 보안성이 증명되었고,［8,9,10］이를 이용한 많은 패스워드 기반의 인증 키 분배 프로토콜이 소개되었다. 본 논문은 이미 안정성 검증이 된 키 분배 프로토콜을 이용하여 새로운 PAK 프로토콜을 제안하며, credential의 이용성을 보장하기 위한 다양한 응용에 적용될 수 있다.

Recently, a password-based tripartite authenticated key exchange protocol using hash function and XOR operation as its main operations was proposed to support secure communication to the two users registered in the same server. But the protocol is vulnerable to the active attack of malicious server. This paper proposes a new tripartite authenticated key agreement protocol improving the protocol. The proposed protocol is not only safe from the active attack of malicious server, but also safe from password guessing attack by the using of verifiers derived from the passwords. In addition, it is safe from the server compromise attack because the server cannot know the shared session key between the two users.

본 논문에서는 사용자와 서버가 사전에 공유한 패스워드 정보를 이용하여 안전하게 세션키를 생성하는 인증 키 교환 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 디피헬만 스킴을 기반으로 하며, 인증 키 교환 프로토콜 설계 시 요구되는 여러 암호학적 안전성에 대한 요구조건을 만족한다. 제안된 프로토콜은 수동적 또는 능동적 공격자에 의한 오프라인 사전공격에 안전하고, 전방향 안전성을 가진다. 특히, 기존의 연구된 인증 키 교환 프로토콜들과는 달리 제안된 프로토콜은 서버의 패스워드 파일과 같은 사용자 인증파 일이 공격자에게 유출되었을 때 공격자의 사용자 또는 서버 위장공격에 안전하다는 장점이 있다. 또한, 제안된 프로토콜은 성능 면에서 기존의 주요 프로토콜들과 비교해서 보다 효율적이다.

In this paper, we propose a new authenticated key exchange protocol in which client and sever can mutually authenticate and establish a session key over an insecure channel using only a human memorable password. The proposed protocol is based on Diffie-Hellman scheme and has many of desirable security attributes: It resists off-line dictionary attacks mounted by either Passive or active adversaries over network, allowing low-entropy Passwords to be used safely. It also offers perfect forward secrecy, which protects past sessions when passwords are compromised. In particular, the advantage of our scheme is that it is secure against an impersonation attack, even if a server's password file is exposed to an adversary. The proposed scheme here shows that it has better performance when compared to the previous notable password-based key exchange methods.