14、实时加密协议分析的简易语言

实时加密协议分析的简易语言

1. 引言

近年来，随着加密协议成为家庭银行、电子商务等众多分布式服务的基础构建模块，对其进行形式化分析的需求日益增长。以往的分析虽取得了不少成果，能发现许多协议规范中的细微缺陷，但大多局限于对实际协议的高度抽象，往往忽略了事件的具体时间信息。

本文的出发点是基于 CryptoSPA 展开研究。CryptoSPA 是 SPA 的扩展，增加了处理加密原语的新构造，并提出了一种定义安全属性的通用模式 GNDC。GNDC 的核心思想是将系统与所有可能的敌对环境进行对比验证。其通用形式为：系统 P 满足 $S_{α}$ 当且仅当对于所有的敌对环境 X，$P || X$ 满足规范 $α(P)$。当行为预序关系是预同余关系（如迹语义）时，会存在一个“最强大”的敌人，此时只需针对这个最强大的敌人进行一次检查，就能达到对所有可能敌人进行无限次检查的效果。

本文的主要目标是将 tSPA 的实时信息流理论扩展到 CryptoSPA，从而得到 timedCryptoSPA（简称 tCryptoSPA）。具体成果包括：
- 一种描述加密协议的语言，能处理因超时或时间戳等因素导致需要具体时间信息的情况。
- 提出名为 tGNDC 的通用模式，用于统一描述实时环境下的多种安全属性，如定时认证、定时完整性和定时保密性。
- 基于预同余语义的安全属性的特定结果，例如存在（实时）最通用的敌对环境。
- 初步的组合性结果，即展示安全实时协议安全组合的条件。

2. 模型

本部分介绍用于描述加密协议和安全属性的模型，它是 CryptoSPA 的实时扩展。CryptoSPA 是 SPA 的扩展，允许进程显式地处理消息，但只