1、多因素认证密钥交换协议的安全分析

多因素认证密钥交换协议的安全分析

1. 引言

认证密钥交换（AKE）是几乎所有安全通信系统的基础安全协议。根据“认证”的定义方式，AKE 方案通常分为两类：基于密码的认证密钥交换（PAKE）和基于 PKI 的认证密钥交换。前者基于共享密码的知识，无需公钥基础设施（PKI）；后者中，各方拥有唯一的公钥和私钥对，认证基于私钥的持有，私钥通常存储在防篡改设备中，同时需要 PKI 安全地向所有用户分发认证公钥。

除了上述对应“你知道的东西（密码）”和“你拥有的东西（存储私钥的安全令牌）”的认证因素外，还有第三个认证因素：“你本身（生物特征识别）”。生物特征识别是一种先进的认证机制，通过测量人的独特行为或身体特征来工作。其安全性很大程度上取决于是否存在可信路径，以确保生物特征样本是从活体主体新鲜获取的。在有监督的环境（如机场）中，可以通过实施监督来实现可信路径；在无监督环境中，则依赖于生物特征扫描设备的活体检测功能。在假设存在可信路径的情况下，研究人员在设计基于生物特征的 AKE 方案方面取得了进展。

到目前为止，上述提到的 AKE 方案都是基于单一因素的。近年来，多因素认证密钥交换（MF - AKE）成为了一个活跃的研究领域。其目的是通过在一个系统中结合两个或更多因素来改进单因素的 AKE 方案。然而，设计多因素 AKE 协议非常困难，过去许多提出的 MF - AKE 协议都被发现存在安全漏洞。例如，Lee 等人在 2010 年提出的结合智能卡和密码的双因素 AKE 协议，在一年后被发现不安全；Xu 等人提出的类似协议也很快被破解。

最近，Pointcheval 和 Zimmer 在 ACNS’08 上提出了第一个将密码、智能卡和生物特征这三个因素结合在一个系统中的多