【摘 要】
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椭圆曲线算术理论在密码学中有着广泛的应用,基于椭圆曲线的公钥密码已经逐步取代RSA成为当今世界最主流的公钥密码.椭圆曲线密码是当前单比特安全强度最强的公钥密码.与其他公钥密码相比,在提供相同安全强度的前提下,它需要的密钥长度更短并且计算速度更快.基于椭圆曲线的密码学研究是当下最主流的密码学研究方向之一.密码协议是密码学研究的一个重要分支,认证密钥协商协议作为密码协议的一部分已经得到了广泛的应用实践
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椭圆曲线算术理论在密码学中有着广泛的应用,基于椭圆曲线的公钥密码已经逐步取代RSA成为当今世界最主流的公钥密码.椭圆曲线密码是当前单比特安全强度最强的公钥密码.与其他公钥密码相比,在提供相同安全强度的前提下,它需要的密钥长度更短并且计算速度更快.基于椭圆曲线的密码学研究是当下最主流的密码学研究方向之一.密码协议是密码学研究的一个重要分支,认证密钥协商协议作为密码协议的一部分已经得到了广泛的应用实践,它以密码算法作为基础同时实现认证功能和密钥协商功能,是保障网络安全的重要的基础技术手段.随着无线网络技术的深入发展,各种网络应用也随之兴起.针对不同网络应用环境的特点,设计出与之相适应的安全有效的认证密钥协商协议是一项不断发展的研究课题.本文主要研究了多服务器应用环境下的基于椭圆曲线的认证密钥协商协议,并且根据不同应用环境的网络架构特点,设计出了相应的三因子认证密钥协商协议.具体地,（1）为远程医疗信息系统设计了一个基于椭圆曲线的三因子认证密钥协商协议,在其采用的网络架构中用户与各分布式服务器间的认证与密钥协商需要一个中央服务器全程参与.通过BAN逻辑和启发式的安全分析方法证实了该协议具有全面的安全特性,能够实现相互认证与密钥协商,用户匿名性,前向安全性并且能够抵抗各种已知的攻击.而且在该协议中,中央服务器所持有的系统私钥不需要共享给各个分布式服务器,从而进一步地增强了系统安全性.（2）针对一般的多服务器应用环境,本文提出了一个新的较为通用的基于椭圆曲线的认证密钥协商协议,并且通过BAN逻辑证实了该协议可以实现相互认证与密钥协商,通过启发式的安全分析方法进一步地确认了该方案具有全面的安全特性.而且在该协议所采用的网络架构中,注册中心在完成对用户的登录认证后不需要再参与随后的用户与各个分布式服务器间的密钥协商过程,这可以极大地减少认证与密钥协商过程中的计算量与通信量,从而增强该方案的效率优势.（3）揭示了 Wazid等人最近为智能电网系统提出的认证方案存在严重的安全漏洞和设计缺陷,即敌手可以冒充智能仪表与用户协商出会话密钥以及可信机构知道所有用户的个人秘密信息并且所有的智能仪表共享相同的秘密参数用于认证.为消除这些安全漏洞和设计缺陷,本文设计了一个改进方案.该方案实现了相互认证与密钥协商功能,支持用户匿名性和前向安全性,能够抵抗各种已知的攻击,而且其安全性在随机预言（RO）模型下得到了形式化证明.
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