Android备份文件口令认证机制安全性分析及其改进.pdf

Android备份文件口令认证机制是Android操作系统中用于保护用户数据安全的重要组件。它涉及到密码学中的一个关键概念——基于口令的消息认证码（PBMAC），这是一种确保文件传输和存储安全的机制。在这个系统中，口令被用来生成一个密钥，这个密钥通过一个称为密钥派生函数（KDF）的过程从用户的密码中衍生出来，KDF的随机性对整体安全性起到决定性作用。 在Android设备中，PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）是一种常用的KDF，它用于生成备份文件的加密密钥。然而，随着计算能力的增强，特别是图形处理单元（GPU）加速的密钥恢复攻击，PBKDF2的安全性受到了挑战。研究显示，最新的GPU加速技术可能会增加对手获取用户密码的空间的可能性，从而影响Android系统的安全性。 针对这一问题，论文提出了一个基于反馈模式的新KDF，称为XKDF，其设计灵感来源于PBKDF2的输出结构。XKDF利用随机预言机模型和博弈技术证明了其计算安全性。与PBKDF2相比，XKDF在对手的优势上增加了h-1倍，这意味着在块编号为h的情况下，增强了结构之间的关系，从而提高了安全性。在遭受盐值攻击时，XKDF实现在Android备份文件中的查询次数减少了h-1次，显著降低了恢复时间。 这篇论文的主要成就包括： 1. 通过理论和实验分析了PBKDF2在Android备份文件中的安全性，考虑了用户密码空间和对手计算能力的影响，并评估了最新GPU加速攻击对其安全性的威胁。 2. 设计并实现了XKDF，这是一种新的反馈模式的KDF，通过随机预言机模型证明了其计算安全性，相较于PBKDF2，提高了安全性，并降低了在特定攻击下的密码恢复时间。 关键词：基于口令的消息认证码，密钥派生函数，计算安全性 这篇研究对于理解Android备份文件的安全机制、评估现有机制的弱点以及提出改进方案具有重要意义。通过采用更安全的KDF如XKDF，可以提高Android用户数据的保护水平，抵御现代计算攻击，尤其是那些利用硬件加速的攻击。同时，这也为其他依赖于口令认证的安全系统提供了改进和优化的参考。