Intercambio de claves ofuscado híbrido y KEMs

Resumen

Ocultar los metadatos en los protocolos de Internet sirve para proteger la privacidad del usuario, disuadir el análisis de tráfico y prevenir la osificación de la red. Los protocolos completamente cifrados requieren que incluso el intercambio inicial de claves esté ofuscado: un observador pasivo no debería ser capaz de distinguir una ejecución de protocolo de un intercambio de cadenas de bits aleatorias. Los intercambios de claves ofuscados desplegados, como el protocolo de transporte adaptable obfs4 de Tor, se basan en Diffie-Hellman y dependen de la codificación Elligator para la ofuscación. Recientemente, Günther, Stebila y Veitch (CCS '24) propusieron una variante post-cuántica pq-obfs, utilizando un bloque de construcción novedoso llamado mecanismos de encapsulación de claves ofuscados (OKEMs): KEMs cuyas claves públicas y textos cifrados parecen cadenas de bits aleatorias. Para transitar protocolos del mundo real, la seguridad post-cuántica pura no es suficiente. Muchos están adoptando un enfoque híbrido, combinando esquemas tradicionales y post-cuánticos para protegerse contra fallos de seguridad en cualquiera de los componentes. Si bien los KEMs híbridos ya están ampliamente desplegados (por ejemplo, en TLS 1.3), las técnicas de hibridación existentes no proporcionan garantías de ofuscación híbrida para OKEMs. Además, incluso si existiera un OKEM híbrido, el protocolo pq-obfs todavía no lograría la ofuscación híbrida. En este trabajo, abordamos estos desafíos presentando el primer combinador de OKEM que logra la seguridad híbrida IND-CCA con garantías de ofuscación de texto cifrado híbrido, y utilizando esto para construir Drivel, una modificación de pq-obfs que es compatible con OKEMs híbridos. Nuestro combinador de OKEM permite una variedad de instanciaciones prácticas, por ejemplo, combinando versiones ofuscadas de DHKEM y ML-KEM. Además, proporcionamos técnicas para lograr la ofuscación incondicional de claves públicas para OKEMs basados en LWE, y exploramos aplicaciones más amplias de OKEMs híbridos, incluida una construcción del primer protocolo de intercambio de claves autenticado por contraseña (PAKE) híbrido seguro contra corrupciones adaptativas en el modelo UC.