13、伪随机函数假设在（安全）距离界定协议中的应用及风险

伪随机函数假设在（安全）距离界定协议中的应用及风险

引言

距离界定（DB）协议由Brands和Chaum提出，旨在应对针对ATM系统的中间人攻击。其核心思想是标签（如RFID卡、智能卡等）需向读取器证明自身与之距离较近，且通常要进行身份验证，验证基于预先设定的共享密钥。在相关文献中，DB协议可能面临的攻击主要分为以下三类：
1. 距离欺诈（DF） ：证明者试图让验证者相信其距离更近。
2. 黑手党欺诈（MF） ：涉及诚实的证明者、验证者和攻击者，攻击者与双方通信，使验证者认为证明者就在附近，而实际证明者距离较远。
3. 恐怖分子欺诈（TF） ：攻击者目标与黑手党欺诈相同，但证明者不诚实且与攻击者勾结，同时不泄露关键信息。

此外，还有更通用的中间人（MiM）攻击，主要是距离欺诈或黑手党欺诈的泛化。目前已实现的DB协议仅在防止中继攻击方面有效，但在安全远程解锁等场景下，应能抵御更广泛的攻击。尽管有一些形式化模型和安全证明的尝试，但可证明安全的距离界定领域仍不稳定。部分文献的安全分析存在不足，如用随机函数替代伪随机函数（PRF）的证明方法存在缺陷。

以下是一些因使用不当PRF而被DF或MiM攻击攻破的协议列表：
| 协议 | 距离欺诈 | MiM攻击 |
| — | — | — |
| TDB [1] | 第108页 | 第109页 |
| DFKO（增强的Kim - Avoine协议） [6] | 第110页 | - |
| Hancke和Kuhn的协议 [9] | 第112页 | - | <