Elliptic-Curves

Draft-irtf-cfrg-hash-to-curve 中 map_to_curve 的複雜實現是怎麼回事?

  • December 10, 2021

我一直在研究實現cPace,我看到為其定義的兩個密碼套件引用了draft-irtf-cfrg-hash-to-curve的協議定義。cPace 的一部分需要將字元串雜湊映射到橢圓曲線上的一個點,因此它使用其他標準的方法來執行此操作,特別是它對map_to_curve每條曲線的選擇。

通過 draft-irtf-cfrg-hash-to-curve,它提供的選項map_to_curve,例如 Simplified SWU 和 Elligator 2,對我來說似乎相當複雜。在我看來,例如,Elligator 2 正在執行很多步驟才能執行此映射。還有一些問題(一些實現)map_to_curve需要額外的步驟,例如將兩次呼叫相map_to_curve加以均勻分佈,並且必須從結果中刪除輔因子。

在我看來,映射整數/欄位元素應該足夠簡單 $ u $ 只需使用即可到達曲線點 $ uG $ 和 $ G $ 作為曲線的生成器。我不明白為什麼不使用這種方法。通過對 Elligator 2 的研究,我發現它最初設計為雙向映射,但(草案)規範是在單向上下文中使用它。

什麼是(或可能是)為什麼使用 Elligator 2 等算法而不是僅僅使用 $ uG $ ? 到目前為止,我最好的猜測是效率,因為 Elligator 2 比計算更快 $ uG $ ,但我沒有找到任何考慮的證據,我不知道它是否更快。

作為後續問題,將Elligator 2 替換為 $ uG $ ? IE 會導致協議在加密上變弱嗎?我正在尋找實現 cPace,但我正在使用的庫 (OpenSSL) 沒有提供 Elligator 2 的實現,也沒有提供直接使用 X25519 上的曲線點來幫助我自己實現的介面,但它確實提供了訪問去表演 $ uG $ 作為其 DH 實施的一部分。

在我看來,映射整數/欄位元素應該足夠簡單 $ u $ 只需使用即可到達曲線點 $ uG $ 和 $ G $ 作為曲線的生成器。

這確實很簡單;但是,使用它會喪失 cPace 的安全屬性。

這就是為什麼;cPace 的工作原理是讓雙方將秘密密碼(和一些隨機數)映射到橢圓曲線點,然後讓雙方對橢圓曲線點執行 DH 操作。一般的想法是,如果您是一個猜測密碼的主動攻擊者(並且該猜測是錯誤的),您將不知道有效系統(知道密碼)將使用的秘密,因此您贏了無法預測共享的秘密(甚至無法辨識它)。

但是,這是攻擊者可以使用您的密碼散列方案執行的操作;攻擊者可以選擇一個密碼,並在假設密碼正確的情況下實施協議;也就是說,他產生了一個點 $ H = hash(password)G $ , 生成一個隨機值 $ x $ , 計算 $ xH $ ,將其發送到受到攻擊的系統;該系統發送一個點 $ J $ (這是他的 $ yH $ 值)然後你計算 $ xJ $ ; 然後,受到攻擊的系統會根據他計算出的秘密發送一條加密的消息。

如果攻擊者對密碼的猜測是正確的,那麼雙方將生成相同的秘密,因此攻擊者可以解密消息——這並不奇怪。但是,假設最初的密碼猜測是錯誤的。然後,攻擊者可以做的是再次猜測密碼,併計算 $ H’ = hash(password’)G $ 併計算 $ x’ = hash(password) hash(password’)^{-1} x $ . 請注意,這些值 $ x’H’ = xH $ ,因此使用此密碼(並已修改 $ x’ $ ) 我們會發送完全相同的 DH 公共值;所以,我們可以計算 $ x’J $ (基於對方發送的點),並使用它來計算共享秘密,然後解密加密的消息 - 如果他第二次猜測密碼是正確的,那麼這將起作用。

他可以執行相同的程序以允許他檢查他的密碼字典中的每個密碼;這違反了 cPace 應該具有的安全屬性,即在單次交換之後,攻擊者可以了解對密碼的猜測是否有效,而絕無其他。

map_to_curve 過程旨在避​​免這種情況 - 給定由兩個不同密碼生成的兩個點,您無法確定兩者之間的關係(因此上述攻擊不起作用)。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/87043