On the Information Theoretic Secure Aggregation with Uncoded Groupwise Keys
安全聚合是联邦学习的核心组件，它将来自分布式用户的本地训练模型聚合到中央服务器上。这种聚合的“安全”性质包括这样一个事实，即除了聚合的本地模型之外，关于本地用户数据的任何信息都不得泄露给服务器。为了保证安全性，一些密钥可以在用户之间共享。在密钥共享阶段之后，每个用户屏蔽其训练模型，然后将其发送到服务器。本文遵循最初由Zhao和Sun提出的信息论安全聚合问题，目标是刻画模型聚合阶段K个用户的最小通信代价。由于用户退出，服务器可能无法接收到来自用户的所有消息。安全的聚合方案应该允许最多$K-U$用户的退出。最优通信代价是由Zhao和Sun刻画的，但假设用户存储的密钥可以是具有任意依赖性的任意随机变量。基于未编码的分组密钥更便于共享，并且除了联邦学习之外，还可以应用于更广泛的应用，本文假设密钥变量相互独立，每个密钥由一组S个用户共享。据我们所知，所有现有的安全聚合方案分配编码密钥给用户。我们证明，如果$S> K-U$，则具有未编码分组密钥的新安全聚合方案可以实现与具有编码密钥的最佳方案相同的最佳通信成本;如果$S \leq K-U$，则未编码分组密钥共享严格是次优的。最后，我们还实现了我们提出的安全聚合方案到亚马逊EC2，然后与现有的离线密钥共享的安全聚合方案进行了比较。
2023-01-31 cs.CR cs.IT math.IT
Compound Secure Groupcast: Key Assignment for Selected Broadcasting
复合安全组播问题被认为是，在$K$接收机的关键变量的设计，使发送器可以安全地组播消息的任何$N$出的$K$接收机通过无噪声的广播信道。该度量是密钥存储$α$之间的信息理论折衷，即，每个消息比特的密钥变量的比特数，以及广播带宽$β$，即，每个消息比特的广播信息的比特数。我们有三个主要结果。首先，当广播带宽被最小化时，即，当$β= 1$时，我们证明了最小密钥存储是$α= N$ .第二，当密钥存储最小化时，即，当$α= 1$时，我们表明广播带宽$β= \min(N, K-N+1)$是可实现的，并且如果是$N=2$或$K-1$，则是最优的（最小值）。第三，当$N=2$时，最优密钥存储和广播带宽折衷被表征为$α+β\geq 3, α\geq 1, β\geq 1$。
2020-04-30 cs.CR cs.IT math.IT
Unconditionally secure ciphers with a short key for a source with unknown statistics
本文考虑了在加密消息的概率分布未知的情况下，用短密钥构造无条件安全密码的问题。请注意，无条件安全性意味着没有计算约束的攻击者只能获得关于加密消息的可忽略的信息量（“泄漏”）（在不知道密钥的情况下）。在这里，我们考虑的情况下，先验（部分）未知的消息源统计。更具体地，消息源概率分布属于给定的分布族。我们提出了一个无条件安全的密码这种情况下。例如，可以考虑为以欧盟的任何语言编写的文本构建单个密码。也就是说，要加密的消息可以用这些语言中的任何一种编写。
2023-03-27 cs.CR cs.IT math.IT
A Protocol for a Secure Remote Keyless Entry System Applicable in Vehicles using Symmetric-Key Cryptography
在我们的现代社会，舒适已经成为一种标准。这种舒适性，特别是在汽车中，只能通过为汽车配备更多的电子设备来实现。一些电子设备必须彼此协作，因此它们需要通信信道，该通信信道可以是有线的或无线的。在这些日子里，很难出售一辆使用传统钥匙的新车。几乎所有的现代汽车都可以通过遥控无钥匙系统锁定或解锁。遥控无钥匙系统由一个与负责锁定和解锁汽车的汽车收发器进行无线通信的钥匙链组成。然而，无线通信信道存在几个威胁。本文描述了远程无钥匙系统可能遭受的攻击，介绍了一种适用于汽车的远程无钥匙进入系统的安全协议和一种轻量级的对称加密算法。
2016-12-03 cs.CR cs.IT math.IT
Authentication and Key Management Automation in Decentralized Secure Email and Messaging via Low-Entropy Secrets
我们重新审视了分散式端到端加密电子邮件和安全消息传递中的实体认证问题，提出了一种基于密码认证密钥交换（PAKE）的实用且自我维持的加密解决方案。这不仅允许用户通过共享的低熵秘密（例如，它可以在没有公钥基础设施或受信任的第三方的情况下提供令人难忘的单词，但它也为自动化和一系列加密增强铺平了道路;通过最大限度地减少人为错误的影响来提高安全性，并可能提高可用性。首先，我们研究了基于语音的带外身份验证中的一些漏洞，特别是针对懒惰用户的组合攻击，我们在安全电子邮件解决方案的背景下进行分析。其次，我们提出使用PAKE来解决安全相等性测试的问题，以实现实体认证并建立共享的高熵秘密密钥。我们的解决方案适合离线设置，与电子邮件和现代消息传递系统固有的异步特性兼容。所建议的方法能够增强密钥管理，如自动密钥更新和未来的密钥对认证，多设备同步，安全的秘密存储和检索，以及后量子安全的可能性，以及促进前向保密性和可否认性，在主要的安全密钥设置。我们还讨论了使用可审计的PAKEs来减轻认证协议中的一类在线猜测和中止攻击。
2020-05-21 cs.CR cs.IT math.IT
Converses for Secret Key Agreement and Secure Computing
我们认为信息理论的秘密密钥协议和安全的功能计算多方观察相关的数据，访问一个互动的公共通信信道。我们的主要结果是上界的秘密密钥的长度，这是使用减少二进制假设检验多方秘密密钥协议。在这个基本结果的基础上，我们推导出了多方秘密密钥协议的新对话。此外，我们还将不经意传输问题和比特承诺问题与秘密密钥协议联系起来，得到了它们的逆结果。最后，我们得出了一个必要条件的可行性安全计算的可信方，寻求计算他们的集体数据的函数，使用交互式的公共通信，本身不放弃的功能的值。在许多情况下，我们加强和改进以前已知的逆界。我们的结果是单次的，并且只使用相关观测的给定联合分布。对于相关观测由独立和同分布（在时间上）序列组成的情况，我们得到了强版本的先前已知的转换。
2015-05-29 cs.CR cs.IT math.IT
Efficient, Flexible and Secure Group Key Management Protocol for Dynamic IoT Settings
许多物联网（IoT）场景需要与具有类似功能的多个设备进行通信并从其获取数据采集。对于这样的场景，组播和广播形式的组通信已被证明是有效的。组密钥管理（GKM）涉及到处理、撤销、更新和向各个组的成员分发加密密钥。经典的GKM方案在动态物联网环境中效率低下，动态物联网环境是指节点经常离开或加入网络或随着时间从一个组迁移到另一个组的环境。最近，在动态IoT环境中已经提出了用于GKM的“GroupIt”方案。然而，该方案有几个局限性，如易受共谋攻击，使用计算昂贵的非对称加密和威胁到系统的后向保密性。在本文中，我们提出了一种用于动态物联网设置的高效安全的GKM协议，该协议始终保持前向和后向保密。我们提出的协议只使用对称加密，是完全抵抗共谋攻击。此外，我们的协议是高度灵活的，可以处理几个新的情况下，设备或用户动态可能发生，例如，允许设备组加入或离开网络，或者创建或解散用户组，这些都不是现有文献中提出的方案所处理的。我们通过广泛的数学分析和数值计算来评估所提出的协议的性能，并表明它在用户和设备所产生的通信和计算成本方面优于GroupIt方案。
2020-08-16 cs.CR cs.NI
A Security Protocol for the Identification and Data Encrypt Key Management of Secure Mobile Devices
本文提出了一种身份识别和数据加密密钥管理协议，该协议可用于基于安全USB存储器或RFID等安全设备的安全系统中，这些设备目前被广泛用于身份识别或其他物体的识别。通常，使用移动终端的安全系统的默认功能是对设备的所有者的认证和对存储在设备上的数据的安全存储。为了实现这些安全功能，我们提出了一个由服务器和移动设备组成的安全模型。在该模型中，我们定义了安全通信协议，用于在服务器和移动设备之间使用公钥和私钥加密算法对数据加密密钥进行认证和管理。另外，对攻击移动终端与服务器之间的通信协议进行了分析。使用通信协议，系统将尝试认证移动终端。只有在认证过程成功时才发送数据解密密钥。移动终端中的数据可以使用该密钥解密。分析表明，该协议保证了匿名性，防止了重放攻击，实现了安全设备与认证服务器之间的交互式身份认证。
2013-07-02 cs.CR cs.IT math.IT
An Efficient CCA2-Secure Variant of the McEliece Cryptosystem in the Standard Model
最近，在标准模型中的McEliece公钥加密（PKE）方案的几个选择密文安全（CCA 2-安全）变体被引入。所有的方案都是基于加密重复范式，并使用从CPA安全方案到CCA 2安全方案的一般转换。因此，所得到的加密方案需要\textit{separate}加密，并且与原始方案相比具有\textit{large}密钥大小，这在基于代码的PKE方案中复杂的公钥大小问题。因此，所提出的方案在实际中使用时不够有效。在这项工作中，我们提出了一个有效的CCA 2-安全的McEliece PKE计划的标准模型的变种。主要的新颖性是，与以前的方法不同，我们的方法是一个通用的转换，并可以应用到\textit{any}单向陷门函数（OW-TDF），最低级别的安全概念的上下文中的公钥密码学，解决了一个大的基本和核心问题，在过去的二十年中仍然没有解决。
2013-09-07 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Channel for Molecular Communications
纳米网络中的分子通信是一种新兴的通信范式，它使用分子作为信息载体。实现安全的信息交换是需要考虑的实际挑战之一，以解决纳米网络中分子通信的潜力。本文将安全信道引入到分子通信中来防止窃听。首先，我们提出了一种基于Diffie Hellman算法的方法，通过该方法，通信纳米机器可以通过分子信号交换秘密密钥。然后，我们使用这个秘密密钥来执行加密。此外，我们还提出了秘密密钥交换算法和安全的分子通信系统。建议的安全系统被发现有效的能源消耗。
2017-09-14 cs.CR cs.ET cs.IT
Composable, Unconditionally Secure Message Authentication without any Secret Key
我们考虑一种设置，其中从Alice到Bob的信道比从Eve到Bob的信道噪声更小。我们发现，存在编码和解码，同时完成纠错和认证，也就是说，鲍勃是能够正确解码来自爱丽丝的消息，并拒绝来自夏娃的消息具有很高的概率。该系统不需要在Alice和Bob之间共享任何秘密密钥，提供了信息论安全性，并且可以在任意上下文中安全地与其他协议组合。
2018-04-05 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Composition of Quantum Key Distribution and Symmetric Key Encryption
University of Calgary（卡尔加里大学）
本文提出量子增强型密钥封装机制和混合加密方案，通过安全组合定理确保在量子计算环境下对任意长度消息的加密安全
2025-01-14 cs.CR cs.IT math.IT
From cold resistor to secure key exchanger
利用以前发表的冷电阻电路，一个安全的密钥交换系统的设想和探索。构造了系统的电路实现并进行了仿真。类似于Pao-Lo密钥交换器，该系统在稳态极限下是安全的，但在瞬态情况下是可破解的。
2021-10-04 cs.CR
A Novel Provably Secure Key-Agreement Using Secret Subgroup Generator
本文提出并分析了一种新的密钥协商方案。除了在共享秘密密钥不可否认性模型下可证明安全外，该方案还有一个有趣的功能：：在使用循环子群上的幂运算建立密钥协商的同时，隐藏了该循环子群的生成元，从而使方案能够抵抗能够解决离散对数问题的对手，这意味着该方案可能成为后量子密钥交换方案的候选者.
2021-06-07 cs.CR
Key Exchange Trust Evaluation in Peer-to-Peer Sensor Networks with Unconditionally Secure Key Exchange
随着传感器网络利用率的不断提高，安全的重要性也变得更加深刻。许多行业都依赖传感器网络来执行关键任务，恶意实体可能会造成灾难性的破坏。我们提出了一种新的对等传感器网络的密钥交换信任评估，其中部分网络具有无条件安全的密钥交换。对于给定的传感器，具有无条件安全密钥交换的通道的部分越高，信任值越高。我们简要介绍了无条件安全的密钥交换的概念，并提到目前的信任措施在传感器网络。我们证明了新的密钥交换信任措施，在一个假设的传感器网络使用有线和无线通信信道。
2015-11-20 cs.CR
Unconditionally Secure Multipartite Quantum Key Distribution
我们考虑$n$信任代理之间的安全密钥分配问题：目标是在有噪声的信道上在$n$代理之间分配一个相同的随机比特串，使得窃听者对此知之甚少.相应地，通过将问题简化为双方情形，并引用双方量子密钥分发的安全性证明，可以证明多方量子密钥分发是无条件安全的.
2004-01-10 cs.CR quant-ph
Enhanced usage of keys obtained by physical, unconditionally secure distributions
无条件安全的物理密钥分发方案非常慢，并且实际上不可能使用基于一次一密的密码来保证数据加密的无条件安全性，因为使用密钥位不止一次给出了统计信息，例如通过已知的明文攻击或通过利用协议的已知组件和语言统计。在这里，我们概述了一个协议，减少了这个速度问题，并允许几乎一个时间密码本为基础的通信与无条件安全的物理密钥的有限长度。物理的、无条件安全的密钥不用于数据加密，而是用于生成和共享新的基于软件的密钥，而无需任何已知的纯文本组件。然后，仅基于软件的密钥分发从计算安全变为无条件安全，因为所传送的密钥交换数据（算法参数、随机数的单向函数等）都是用一次性密码本无条件加密的对于实际应用，只要物理密钥分发的速度比基于软件的密钥分发的速度低得多，这种组合的基于物理/软件密钥分发的通信与基于仅软件和仅物理密钥分发的通信相比看起来是有利的。这个新方案的数学安全性证明仍然是一个悬而未决的问题。
2015-05-05 cs.CR
On KLJN-based secure key distribution in vehicular communication networks
在前一篇论文中[Fluct。噪音快报，13（2014）1450020]我们介绍了一种具有基于基尔霍夫定律-约翰逊噪声（Kirchhoff-Law-Johnson-Noise，KLN）密钥分发方案的无条件安全密钥交换的车辆通信系统。在本文中，我们解决了安全的KLJN密钥捐赠车辆。此KLJN密钥捐赠解决方案通过使用嵌入路面中的路边密钥提供商设备逐车道执行。给出了KLJN密钥生存期的计算方法。该密钥寿命取决于汽车密度，并给出了车辆通信网络的KLJN密钥寿命的上限。
2015-01-07 cs.CR
Using data compression and randomization to build an unconditionally secure short key cipher
我们考虑的问题，构造一个无条件安全的密码的情况下，密钥长度小于加密消息的长度。（无条件安全性意味着计算无限的对手无法在没有密钥的情况下获得有关加密消息的信息。在这篇文章中，我们提出了数据压缩和随机化技术结合熵安全加密。生成的密码可用于加密，其密钥长度不依赖于加密消息的熵或长度;而是由所需的安全级别确定。
2021-12-19 cs.CR
Functional Encryption with Secure Key Leasing
安全软件租赁是一种量子加密基元，它使我们能够通过将软件编码为量子态来将其租赁给用户。安全软件租赁具有验证返回的软件是否有效的机制。安全概念保证一旦用户以有效形式返回软件，用户就不再使用该软件。在这项工作中，我们介绍了秘密密钥功能加密（SKFE）的概念与安全的密钥租赁，在安全的软件租赁的意义上，解密密钥可以安全地出租。我们还实例化它与标准的密码学假设。具体而言，我们的贡献如下。- 我们定义了SKFE的语法和安全定义，并提供了安全密钥租赁。- 我们实现了从标准SKFE到安全密钥租赁的SKFE转换，而无需使用额外的假设。特别地，我们得到了有界抗共谋SKFE的P/poly与安全密钥租赁的基础上，后量子单向函数，因为我们可以实例化有界抗共谋SKFE的P/poly的假设。一些先前的安全软件租赁方案仅捕获在诚实评估算法（在合法平台上）上运行的盗版软件。然而，我们的安全密钥租赁概念捕获任意攻击策略，并没有这样的限制。我们还介绍了单解密FE（SDFE）的概念，其中每个功能解密密钥是复制保护的。由于复制保护是比安全软件租赁更强的原语，因此这个概念可以被视为比具有安全密钥租赁的FE更强的密码原语。更具体地说：-我们定义了SDFE的语法和安全定义。- 我们从后量子不可混淆性和带错误学习的量子硬度问题出发，实现了P/poly的抗共谋单解密器PKFE。
2022-09-27 cs.CR quant-ph
A Secure Traitor Tracing Scheme against Key Exposure
版权保护是数字内容分发中的一个主要问题。另一方面，内容用户寻求对可用性的改进。本文提出了一个安全的{ \it叛逆者追踪方案（TTake）}，它同时具有叛逆者追踪方案和前向安全公钥密码体制的性质.它的结构适合当前的数字广播系统，它可能是有用的，在防止叛徒非法解码器，并在最大限度地减少意外的关键暴露的损害。它可以通过这些属性来提高可用性。
2005-08-02 cs.CR
Experimental Demonstration of Secure Frequency Hopping Communication Enabled by Quantum Key Distribution
该研究提出并实验验证了利用QKD网络分发跳频图案的跳频扩频通信方案，可提升无线通信安全性并降低截获与干扰概率。
2023-06-20 cs.CR quant-ph
Generation and Distribution of Quantum Oblivious Keys for Secure Multiparty Computation
不经意传输原语足以实现安全多方计算。然而，仅基于经典密码学的安全多方计算受到不经意传输实现的安全性和效率的严重限制。我们提出了一种方法来有效地和安全地生成和分发不经意的密钥交换量子比特和执行承诺使用经典的哈希函数。利用所提出的量子和经典的混合方法，我们得到了一个实用的和高速的不经意传输协议，即使对量子计算机攻击也是安全的。不经意的分布式密钥允许实现一个快速和安全的不经意传输协议，这可以铺平道路，广泛的应用基于安全的多方计算。
2020-06-17 cs.CR quant-ph
The Key Authority - Secure Key Management in Hierarchical Public Key Infrastructures
我们将私钥的生存周期建模为有限状态机。状态是键的生命阶段，转换函数描述了要用键完成的任务。在此基础上，我们定义和描述的密钥权威，一个信任中心模块，它加强了层次公钥基础设施中的私钥的安全管理的容易实施。这是通过在一个集中式模块中组装所有关于私钥关键处理的信任中心任务来完成的。由于该模块完全受信任中心运营商的控制，因此可以通过众所周知的组织和技术措施对其进行保护。
2004-10-12 cs.CR
How not to secure wireless sensor networks revisited: Even if you say it twice it's still not secure
最近的两篇论文描述了几乎完全相同的无线传感器网络组密钥建立协议。相当部分的重复问题，我们表明，这两个协议是不安全的，不应该使用-一个组的成员可以成功地冒充密钥生成中心，并说服任何其他组成员接受错误的密钥值。这违背了这些计划的既定目标。
2020-11-20 cs.CR
Unconditionally secure device-independent quantum key distribution with only two devices
设备无关的量子密钥分发是指使用未表征的量子设备在两个用户之间建立共享密钥。如果一个协议是安全的，不管设备的行为如何，它都可以用来生成共享密钥，即使设备的供应商是恶意的。迄今为止，所有已知安全的设备无关的量子密钥分发协议都需要用于每个纠缠对的单独的隔离设备，这是一个显著的实际限制。我们引入一个协议，要求Alice和Bob每个人只有一个设备。虽然效率低下，我们的协议是无条件的安全对敌对供应商仅限于本地强制执行的信令约束。
2012-10-11 cs.CR quant-ph
A secure key transfer protocol for group communication
为群组通信中的消息提供安全性是当前的一个重要问题。在诸如视频会议和娱乐应用之类的面向群组的应用中，有必要以入侵者不能修改或传输数据的方式来保护机密数据。密钥传输协议完全依赖于可信的密钥生成中心（KGC）来计算组密钥，并以安全和保密的方式将组密钥传输给所有通信方。本文提出了一个高效的密钥生成和密钥传输协议，其中KGC可以以安全的方式向所有组成员广播组密钥信息。因此，只有授权的组成员将能够检索秘密密钥，而未授权的成员不能检索秘密密钥。因此，为了保持前向和后向保密性，每当新成员加入或离开通信组时，组密钥都被更新。该算法是更有效的，依赖于NP类。此外，密钥以安全可靠的方式分发给组用户。此外，生成的密钥也非常强，因为它使用提供有效计算的密码技术。
2012-12-12 cs.CR cs.DC
Analysis of the various key management algorithms and new proposal in the secure multicast communications
随着互联网的发展，多播通信似乎特别适合于大规模的商业分发应用，例如，付费电视频道和安全视频会议。组播密钥管理是安全通信领域的一个开放性课题。密钥管理主要涉及组生命周期中密钥材料的分发和更新。许多作者提出了几种基于密钥树的方法来有效地创建和分发组播组密钥。存在不同的密钥管理算法，其促进组密钥的有效分发和密钥更新。这些协议通常在组密钥控制器和组成员处增加通信开销以及计算开销。本文探讨了各种算法的性能，并推导出一种改进的方法。
2009-06-22 cs.CR
Meta-Key: A Secure Data-Sharing Protocol under Blockchain-Based Decentralised Storage Architecture
在这封信中，我们提出了元密钥，这是一种数据共享机制，使用户能够在基于区块链的分散存储架构下共享他们的加密数据。所有数据加密密钥都由所有者的公钥加密，并放在区块链上，以实现安全可靠的存储和轻松的密钥管理。加密数据存储在专用存储节点中，并使用代理重新加密机制来确保在不受信任的环境中安全的数据共享。对模型的安全性分析表明，由于元密钥的特殊结构，系统采用的代理重加密方式自然不会受到合谋攻击。
2020-05-24 cs.CR cs.DC
Efficient Secure Federated Learning via Information-Theoretically Secure Key Distribution: A Medical Imaging Case Study
University of Trento（特伦托大学）；Huawei Technologies Duesseldorf（华为技术杜塞尔多夫有限公司）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
本研究提出一种集成冻结骨干、知识蒸馏与量化的联邦学习框架，在真实物理密钥分配测试平台上将密钥使用量减少约35倍，同时保持预测精度，从而解决信息论安全密钥交换的吞吐量瓶颈，实现可持续的联邦学习训练。
2026-10-06 cs.CR cs.LG
Comment on "Provably secure biometric-based client-server secure communication over unreliable networks"
在密钥协商协议中，用户将向服务器发送请求，服务器将响应该消息。在双向认证之后，将在它们之间创建安全会话密钥。它们使用会话密钥来创建用于通信的安全信道。2021年，Saleem等人提出了一种保护用户和服务器通信的协议，声称他们提出的协议满足各种安全需求，并且还能抵抗已知类型的攻击。在这篇文章中，我们将证明Saleem等人的方案不满足完全前向保密的安全要求。
2022-06-27 cs.CR
Pre-shared Key Agreement for Secure Public Wi-Fi
本文提出了一种新的预共享密钥（PSK）协议方案，以建立一个安全的Wi-Fi客户端和接入点（AP）之间的连接，而无需事先知道密码。标准IEEE 802.11安全方法鲁棒安全网络协会（Robust Security Network Association），广泛称为Wi-Fi保护接入（WPA）和WPA2，当且仅当用户提供AP拥有的相同密码时才导出共享密码密钥，从而导致获取和输入密码的不方便。在本文中，提出了一种方案，安全开放AP（SOAP），采用两个公钥算法，椭圆曲线Diffie-Hellman密钥交换算法（ECDH）和数字签名算法（ECDSA）建立一个客户端和AP之间的安全连接，而无需事先知道密码。实现和实验结果证明了该方案的可行性。
2017-11-29 cs.CR cs.NI
Information theoretically secure, enhanced Johnson noise based key distribution over the smart grid with switched filters
我们介绍了一个协议，可重构的过滤器系统，以创建非重叠的单回路在智能电网中的基尔霍夫定律约翰逊（类）噪声安全密钥分发系统的实现。该协议是有效的一维放射状网络（链状电力线），这是典型的电力公司和客户之间的配电网络。分析了协议的速度（所需的步骤数）与网格大小的关系。当适当推广时，这样的系统有可能在任意几何尺寸的智能电网上实现无条件安全的密钥分发。
2013-06-15 cs.CR
Resource requirements and speed versus geometry of unconditionally secure physical key exchanges
网络连通性的不断增强以及网络攻击的数量和复杂程度的不断增加，都说明了无条件安全密钥交换的迫切需要。量子密钥分配（QKD）和基尔霍夫定律约翰逊噪声（KLJN）是信息理论上安全的两个概念。然而，这些概念需要对等（P2P）网络中的主机之间的专用连接，这可能是不切实际的和/或成本过高的。一种实用且成本有效的方法是使每个主机与其他主机共享它们各自的电缆，使得两个远程主机可以实现安全的密钥交换，而不需要额外的电缆或密钥交换器。在这篇文章中，我们分析了成本的复杂性，电缆，关键交换机，并在星形网络所需的时间。我们提到了星型网络的可靠性，并将其与其他网络几何结构进行了比较。我们还设想了一个协议和方程的安全位交换周期的数量需要在一个星形网络。然后，我们概述了其他网络的几何形状和权衡的可能性，似乎有趣的探索。
2015-04-24 cs.CR
Physical uncloneable function hardware keys utilizing Kirchhoff-law-Johnson-noise secure key exchange and noise-based logic
弱物理不可克隆功能（WPUF）加密密钥意味着硬件制造商可以克隆密钥，但其他任何人都无法做到这一点。强物理不可克隆功能（SPUF）加密密钥意味着即使是硬件制造商也无法克隆密钥。在本文中，首先我们引入了一个具有内在动态随机性的“超”强PUF，它不仅不可克隆，而且在每次使用过程中通过无条件安全的密钥交换更新为独立的密钥（具有新的随机性）。该解决方案利用基尔霍夫定律约翰逊噪声（KLJN）的方法进行动态密钥更新和一个一次性密码本的安全密钥的挑战/响应过程。安全密钥存储在芯片上的闪存中，以提供防篡改和非易失性存储器，在待机模式下具有零功率要求。显示了简化的PUF密钥：在第一次运行期间使用KLJN协议的强PUF，以及在其剩余寿命期间或直到其被重新初始化为止，用于质询/响应的基于噪声的逻辑（NBL）超空间向量串验证方法。最后，最简单的PUF使用NBL而不使用KLJN，因此它可以由制造商克隆，而不是由其他任何人克隆。
2013-07-26 cs.CR
Efficient and Secure Group Key Management in IoT using Multistage Interconnected PUF
面向群组的安全通信对于物联网（IoT）中的广泛应用至关重要。随着物联网技术的发展，与放置在隐私敏感环境中的基于物联网的应用中的面向组的通信相关的安全问题已经成为主要关注点。不幸的是，许多IoT设备被设计为便携式和轻量的;因此，它们的功能（包括安全模块）受到有限的能量资源（例如，电池容量）。为了解决这些问题，我们提出了一个组密钥管理方案的基础上一个新的物理不可克隆功能（PUF）的设计：多级互连PUF（MIPUF），以确保在能量受限的环境中的组通信。我们的设计能够安全有效地执行密钥管理任务，如密钥分发，密钥存储和密钥更新。我们表明，我们的设计是安全的，对多种攻击方法和我们的实验结果表明，我们的设计节省了47.33%的能源全球相比，最先进的椭圆曲线密码（ECC）为基础的密钥管理方案平均。
2018-08-02 cs.CR
A Post-Quantum Secure Lattice-Based Forward-Secure Identity Based Encryption with Applications to Internet of Things Architecture
National Institute of Technology Jamshedpur（贾姆谢德布尔国家技术学院）；National Institute of Technology Warangal（瓦朗加尔国家技术学院）；Naval Postgraduate School（海军研究生院）
提出一种基于环上学习带误差假设的格基前向安全身份基加密方案，通过陷门委托和最小覆盖机制实现紧凑参数和高效密钥更新，适用于资源受限的物联网环境。
2026-06-23 cs.CR
Building Secure SRAM PUF Key Generators on Resource Constrained Devices
安全维护的密钥是保护由无处不在部署的资源有限设备（诸如物联网（IoT）中的那些设备）存储和传输的数据的前提。然而，由于成本限制，这些设备中的许多设备缺乏用于存储密钥的安全非易失性存储器（NVM）。硅物理不可克隆功能（PUF）为电子商品提供独特的设备特定秘密，是安全NVM的低成本替代方案。作为物理硬件安全原语，PUF的可靠性受到热噪声和环境条件变化的影响;因此，PUF响应不能直接用作加密密钥。模糊提取器可以将噪声PUF响应转换为可用的加密密钥。然而，模糊提取器由于其实现开销而不能立即安装在（高度）资源受限的设备上。我们提出了一种方法来构建一个轻量级的和安全的PUF密钥生成器资源有限的设备。特别是，我们专注于从现代微控制器单元中普遍嵌入的SRAM构建的PUF，并在案例研究中使用无电池计算射频识别（CRFID）设备作为代表性的资源受限物联网设备。
2019-02-08 cs.CR
Public Key Encryption with Secure Key Leasing
本文提出了具有安全密钥租赁的公钥加密（PKE-SKL）概念，支持在量子密钥通过有效性测试后确保用户丧失解密能力，并基于CoIC-KLA安全性和CPFE构建了方案，同时扩展至IBE、ABE和FE。
2023-04-06 cs.CR quant-ph
A Simple Framework for Secure Key Leasing
本文提出一个基于BB84状态认证删除属性的简单框架，用于构建具有安全密钥租赁的密码原语，包括公钥加密、伪随机函数和数字签名方案，且在撤销验证密钥泄露时仍能保持安全性。
2025-02-18 cs.CR quant-ph
Secure Remote Attestation with Strong Key Insulation Guarantees
近年来，在学术界和工业界都出现了安全处理器设计的趋势。具有硬件强制隔离的安全处理器可以成为未来云计算的坚实基础。然而，由于最近的侧信道攻击，商业安全处理器未能提供安全隔离执行环境的承诺。安全执行环境内的敏感信息总是通过侧通道泄漏。这项工作考虑了最强大的基于软件的侧信道攻击者，即，全数字状态观测（ADSO）对手，其可以观测所有数字状态，包括安全飞地中的所有数字状态。传统的签名方案在ADSO对抗模型下是不安全的。我们引入了一个新的密码原语称为一次性签名与秘密密钥暴露（OTS-SKE），它确保没有人可以伪造一个新的消息或随机数的有效签名，即使所有的秘密会话密钥泄漏。OTS-SKE使我们能够在ADSO攻击下安全地签署证明报告。我们还通过在系统中引入安全协处理器来最小化可信计算基础，并且安全协处理器和证明处理器之间的交互是单向的。也就是说，协处理器不接受来自处理器的输入，并且仅生成供处理器获取的密钥。实验结果表明，OTS-SKE的签名速度比Intel SGX中使用的椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）要快。
2022-01-05 cs.AR cs.CR
PQC standards alternatives -- reliable semantically secure key encapsulation mechanism and digital signature protocols using the rank-deficient matrix power function
Economic Science School, School of Exact and Natural Sciences and Engineering School, University of Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学经济科学学院、精确与自然科学与工程学院）；Computer Science Department, School of Exact and Natural Sciences, University of Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学精确与自然科学学院计算机科学系）
本文提出基于秩不足矩阵幂函数的后量子密码协议，旨在提供安全、高效的密钥封装和数字签名方案，以替代现有标准并增强TLS 1_3的安全性。
2026-01-01 cs.CR
Bootstrapping Key Pre-Distribution: Secure, Scalable and User-Friendly Initialization of Sensor Nodes
在无线传感器网络的节点之间建立安全的（点对点和/或广播）通信信道是一项基本任务。为此，过去已经提出了过多的（所谓的）密钥预分配方案。然而，所有这些方案都依赖于共享秘密，这些秘密被假定以某种方式预先加载到传感器节点上。在本文中，我们提出了一种新的方法，用于安全初始化的传感器节点的基础上，一个可视的带外信道。使用所提出的方法，传感器网络的管理员可以将密钥分发到传感器节点上，这是引导密钥预分发所必需的。我们的安全初始化方法只需要一点额外的成本，是有效的和可扩展的传感器节点的数量。此外，根据我们进行的可用性研究，该方法被证明是非常用户友好的，易于使用的天真的人类用户。
2008-12-30 cs.CR
Potentially Information-theoretic Secure Y00 Quantum Stream Cipher with Limited Key Lengths beyond One-Time Pad
已有的工作表明，在量子存储的无限长已知明文攻击下，Y00协议能够保持安全，窃听者对密钥的猜测概率严格小于1.然而，假设至少快速相关攻击被不规则映射完全禁用。研究表明，只要Y00系统设计合理，Y00协议在任何量子计算密码分析下都是信息论安全的。Y00协议使用扩展为伪随机运行密钥的短密钥直接加密消息，这与一次性密码不同。然而，它可以提供超出密码学香农极限的信息理论安全性。
2019-02-14 cs.CR quant-ph
Analysis and improvement of a strongly secure certificateless key exchange protocol without pairing
最近，Yang和Tan提出了一个无配对的无证书密钥交换协议，并声称他们的方案满足前向保密性，这意味着除非通信双方的全部用户密钥（包括私钥和临时秘密密钥）被泄露，否则任何对手都无法获得已经建立的会话密钥。然而，在本文中，我们指出，他们的协议实际上是不安全的，因为提出了一个攻击发起的对手谁已经学会了私钥的一方和短暂的秘密密钥的其他，但不是完整的用户密钥的双方。此外，为了弥补这一缺陷，本文还提出了一种改进的协议，该协议将私钥和临时秘密密钥紧密结合在一起生成会话密钥，从而有效地抵抗了上述攻击。
2011-12-03 cs.CR
Secure Multicast Key Distribution for Mobile Ad Hoc Networks
移动自组织网络中的许多新兴应用涉及面向组的通信。组播是一种支持面向群组应用的有效方法，主要应用于带宽和功率受限的移动环境。为了在军事等对抗性环境中使用这些应用，有必要提供安全的多播通信。密钥管理是设计安全组播通信的基本挑战。在移动adhoc网络中，新成员可以随时加入，现有成员可以随时离开，现有成员必须在能量受限的情况下使用组播密钥分配进行安全通信。这必须克服“1影响n”问题的挑战性因素，这是由于群体的高动态性。因此，本文显示了特定的挑战，对组播密钥管理协议的安全组播密钥分发在移动ad hoc网络，并提出相关的组播密钥管理协议在移动ad hoc网络。根据一些相关的性能标准进行比较。
2010-03-09 cs.CR
Generalized Kirchhoff-Law-Johnson-Noise (KLJN) secure key exchange system using arbitrary resistors
基尔霍夫-约翰逊-噪声（Kirchhoff-Law-Johnson-Noise，KLJN）安全密钥交换系统是量子密钥分发系统的一种简单、低成本和有效的经典物理替代方案。理想的系统只使用几个电子元件-相同的电阻对，开关和互连线-以确保完美的保护数据传输。我们表明，广义KLJN系统可以提供无条件的安全性，即使它是使用显着较少的限制。更普遍的条件大大简化了实际实现，并支持更强大的攻击保护。我们的理论结果得到了数值模拟的证实。
2015-06-02 cs.CR
A Simple Construction of Quantum Public-Key Encryption from Quantum-Secure One-Way Functions
量子公钥加密[Gottesman; Kawachi等人，Eurocrypt'05]通过允许公钥是量子态来推广公钥加密（PKE）。先前的工作表明，量子PKE可以从可能比实现其经典对应物所需的假设更弱的假设中构建。在这项工作中，我们表明，量子PKE可以从任何量子安全的单向函数构造。相比之下，经典PKE被认为需要更结构化的假设。我们的构造是简单的，只使用经典的密文，并满足CCA安全的强概念。
2023-03-02 cs.CR quant-ph
CCA-Secure Key-Aggregate Proxy Re-Encryption for Secure Cloud Storage
该研究针对云存储数据安全需求，在已有密钥聚合代理重加密方案基础上，证明其在自适应模型下无需随机预言机的CCA安全性，并完成真实场景的实现与分析，为云存储高效访问控制与数据保护提供支持。
2024-10-10 cs.CR
First Experimental Demonstration of Secure NFV Orchestration over an SDN-Controlled Optical Network with Time-Shared Quantum Key Distribution Resources
我们首次展示了将NFV编排和SDN控制与量子密钥分发（QKD）技术相结合的安全光网络架构。提出了一种新的分时QKD网络设计方案，为实际网络提供了一种经济有效的解决方案。
2016-04-21 cs.CR cs.NI
Secure multiparty quantum key agreement against collusive attacks
针对环形多方量子密钥协商中的合谋攻击，提出通用安全模型以消除漏洞，不依赖具体物理实现。
2023-06-21 cs.CR quant-ph
Secure Shell (SSH): Public Key Authentication over Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
安全外壳（SSH）协议要求所有实现都支持用于身份验证目的的公钥身份验证方法（“publickey”），因此通过Web浏览器提供SSH客户端的Web应用程序需要支持“publickey”。然而，超文本传输协议（HTTP）中的限制（例如同源策略和对本地资源的有限访问）使得难以执行此类身份验证。在本文档中，提供了一种通过HTTP执行“公钥”认证的系统。确保不会做出任何会对SSH协议造成安全风险的妥协。
2015-06-15 cs.CR cs.NI
Secure symmetric ciphers over the real field
大多数密码系统是在有限代数结构上定义的，其中算术运算是对自然数取模执行的。这适用于私钥和公钥密码。在实数域上定义的安全密码系统是未知的。在这项工作中，我们证明了构造定义在实数域上的安全对称密钥密码的可行性。我们认为，在以前的工作中介绍的密码的安全性，并根据解决线性和非线性方程数值。我们补充这些密码的设计，以满足安全系统的要求，因此，将它们扩展到复合密码与多个警告。我们通过估计在使用基于香农熵函数的测量找到密钥的不确定性来显示安全增强。
2016-02-15 cs.CR
High Reliable secure data collection using Complexity exchanging code key method addressing protocol in Wireless Sensor Network
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是信息与通信技术中的一个新兴领域。在无线传感器网络中，由于传感器节点的不兼容性，数据传输和数据汇集都是不安全的。因此，为传感器网络提供安全保障是非常重要的。基于密钥的机制是一种安全的数据汇集机制，主要用于保证数据的机密性。由于每对通信节点之间都需要进行数据加密和解密，因此大量使用了区间成对密钥。固定密钥机制中，攻击者很难检测到隐私同态（PH）中随机生成的密钥链函数的规律性，PH意味着没有中间结点进行加解密，只能直接收集和聚合数据进行加解密。这是一种特殊的基于密钥的方案。它完全基于贝塔分布和一些统计工具，使用密钥编码方法，使用复杂性交换码密钥方法寻址协议。我们展示了如何减少重大的攻击和安全的数据汇集无线传感器网络。
2012-07-23 cs.CR cs.NI
