Nghiên Cứu Phát Triển Lược Đồ Chữ Ký Số và Ứng Dụng Trong Thiết Kế Giao Thức Trao Đổi Khóa

Tài liệu nghiên cứu Luận án nghiên cứu phát triển một số lƣợc đồ chữ ký số và ứng dụng trong việc thiết kế giao thức, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Triệu Quang Phong
• Người hướng dẫn: TS Trần Duy Lai
• Trường học: Viện Khoa Học và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Cơ Sở Toán Học Cho Tin Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Phát Triển Lược Đồ Chữ Ký Số và Ứng Dụng Trong Thiết Kế Giao Thức Trao Đổi Khóa
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Chữ Ký Số và Giao Thức Trao Đổi Khóa

Trong thế giới số hiện đại, chữ ký số và giao thức trao đổi khóa đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ an toàn thông tin. Chữ ký số đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn dữ liệu, trong khi giao thức trao đổi khóa cho phép các bên thiết lập kênh liên lạc an toàn. Các giao thức này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh giao tiếp qua Internet, nơi tính bảo mật luôn là mối quan tâm hàng đầu. Việc nghiên cứu và phát triển các lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa an toàn, hiệu quả là vô cùng cần thiết để đáp ứng nhu cầu bảo mật ngày càng cao. Các giao thức trao đổi khóa hiện nay đa phần được thiết kế dựa trên một cơ chế khá nổi tiếng, đó là trao đổi khóa Diffie-Hellman. Tuy nhiên, để đảm bảo các giao thức trao đổi khóa dựa trên cơ chế này hoạt động một cách an toàn, chúng cần được bổ sung thêm các phương thức xác thực. Ở đó, chữ ký số được xem là một giải pháp có tính khả thi.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Lược Đồ Chữ Ký Số

Một lược đồ chữ ký số bao gồm các thuật toán sinh khóa, ký và xác minh. Thuật toán sinh khóa tạo ra cặp khóa công khai và bí mật. Thuật toán ký tạo ra chữ ký số dựa trên thông điệp và khóa bí mật. Thuật toán xác minh kiểm tra tính hợp lệ của chữ ký số bằng khóa công khai. Yêu cầu cơ bản là việc giả mạo chữ ký số mà không biết khóa bí mật phải là khó khăn về mặt tính toán. Theo đó, chữ ký của người dùng trên thông điệp là một giá trị phụ thuộc vào và khóa bí mật của người dùng đó theo cách mà bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra sự hợp lệ của chữ ký trên thông điệp chỉ bằng khóa công khai.

1.2. Tổng Quan Về Giao Thức Trao Đổi Khóa

Giao thức trao đổi khóa cho phép hai hoặc nhiều bên thiết lập một khóa bí mật chung qua một kênh truyền không an toàn. Các giao thức này thường dựa trên các bài toán khó trong lý thuyết số, như bài toán logarit rời rạc hoặc bài toán phân tích thừa số nguyên tố. Giao thức Diffie-Hellman là một ví dụ điển hình. Để đảm bảo an toàn, các giao thức này thường kết hợp với các cơ chế xác thực sử dụng chữ ký số. Việc trao đổi thông tin một cách bí mật và hiệu quả giữa các bên có thể được đảm bảo bởi các lược đồ mã hóa khóa đối xứng. Tuy nhiên, phương thức này lại yêu cầu các bên phải chia sẻ một khóa bí mật chung để thực hiện cả chức năng mã hóa lẫn giải mã.

II. Thách Thức An Toàn và Bảo Mật Trong Chữ Ký Số

Mặc dù chữ ký số cung cấp nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức về an toàn và bảo mật. Các cuộc tấn công giả mạo, tấn công lựa chọn thông điệp, và các lỗ hổng trong thuật toán có thể đe dọa tính xác thực và toàn vẹn của chữ ký số. Việc nghiên cứu các mô hình an toàn và phát triển các biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng. Một ví dụ cho thấy tầm quan trọng của an toàn chứng minh được chính là trường hợp của lược đồ chữ ký số El Gamal, luợc đồ này ban đầu được khẳng định là an toàn dựa trên bài toán logarit rời rạc, tuy nhiên thực tế là nó có thể bị giả mạo theo cách mà không cần vi phạm độ khó của bài toán cơ sở.

2.1. Các Mô Hình An Toàn Cho Lược Đồ Chữ Ký Số

Các mô hình an toàn như mô hình bộ tiên tri ngẫu nhiên, mô hình nhóm tổng quát, và mô hình với thiết bị bảo vệ được sử dụng để đánh giá và chứng minh tính an toàn của lược đồ chữ ký số. Các mô hình này cung cấp một khuôn khổ để phân tích các cuộc tấn công có thể xảy ra và đảm bảo rằng lược đồ chữ ký số có thể chống lại các cuộc tấn công này. Trên thế giới, “an toàn chứng minh được” là một hướng nghiên cứu rất được quan tâm, tuy nhiên chủ đề này chưa được khai thác nhiều ở các công trình trong nước.

2.2. Các Loại Tấn Công Phổ Biến Vào Chữ Ký Số

Các loại tấn công phổ biến bao gồm tấn công giả mạo, tấn công lựa chọn thông điệp, và tấn công dựa trên các lỗ hổng trong thuật toán. Tấn công giả mạo cố gắng tạo ra một chữ ký số hợp lệ mà không biết khóa bí mật. Tấn công lựa chọn thông điệp cho phép kẻ tấn công yêu cầu chữ ký số cho một số thông điệp được chọn, sau đó sử dụng các chữ ký số này để tạo ra một chữ ký số giả mạo cho một thông điệp khác. Cụ thể, công trình này đã phân loại hai kịch bản tấn công chính với mục đích...

III. Nghiên Cứu Phát Triển Lược Đồ Chữ Ký Số An Toàn GOST I GOST II

Luận án này tập trung vào việc phát triển các lược đồ chữ ký số an toàn dựa trên chuẩn GOST R 34.10-2012. Các lược đồ GOST-I và GOST-II được đề xuất nhằm cải thiện tính an toàn và hiệu quả của chuẩn chữ ký số này. Nghiên cứu này cũng đánh giá hiệu năng của các lược đồ mới so với chuẩn GOST R 34.10-2012. Do đó, hướng nghiên cứu đặt ra trong đề tài này là xây dựng các lược đồ chữ ký số “an toàn chứng minh được” mà được phát triển dựa trên GOST R 34.10-2012, và từ đó xây dựng các giao thức trao đổi khóa có xác thực an toàn trên cơ sở của các họ giao thức STS, SIGMA, mà vốn phù hợp cho các ứng dụng trao đổi thông tin qua mạng internet.

3.1. Đề Xuất Biến Thể Của Lược Đồ Chữ Ký GOST R 34

Luận án đề xuất hai biến thể của lược đồ chữ ký GOST R 34.10-2012, được gọi là GOST-I và GOST-II. Các biến thể này được thiết kế để cải thiện tính an toàn và hiệu quả của chuẩn chữ ký số này. Các thay đổi được thực hiện trong các biến thể này nhằm mục đích chống lại các cuộc tấn công có thể xảy ra và giảm chi phí tính toán. Đáng kể nhất trong số đó là chuẩn đồ chữ ký số 2 ECDSA (của Mỹ) và GOST R 34. Điểm chung của chúng đều thuộc lớp các lược đồ kiểu El Gamal mà dựa trên bài toán logarit rời rạc.

3.2. Đánh Giá Hiệu Năng Của GOST I và GOST II

Hiệu năng của GOST-I và GOST-II được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực nghiệm. Kết quả cho thấy rằng các lược đồ mới có hiệu năng tương đương hoặc tốt hơn so với chuẩn GOST R 34.10-2012 trong một số trường hợp. Điều này cho thấy rằng các lược đồ mới có thể được sử dụng trong thực tế mà không làm giảm hiệu năng của hệ thống. Đối với các lược đồ chữ ký số (cũng như giao thức trao đổi khóa) nói riêng, và các nguyên thủy mật mã nói chung để có thể được sử dụng trong các ứng dụng bảo mật, yêu cầu cơ bản đầu tiên được đặt ra là nó phải “an toàn”.

IV. Ứng Dụng Chữ Ký Số Trong Thiết Kế Giao Thức Trao Đổi Khóa

Chữ ký số đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế các giao thức trao đổi khóa an toàn. Các giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký số đảm bảo rằng chỉ những người dùng được ủy quyền mới có thể tham gia vào quá trình trao đổi khóa. Các giao thức này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật qua mạng Internet, như IPsec, SSL, và TLS. Hơn nữa, các giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký số cũng là thành phần chính trong một số giao thức bảo mật qua mạng internet như Ipsec, SSL, TLS. Do đó, việc triển khai hướng nghiên cứu về các giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký là hết sức cần thiết.

4.1. Giao Thức Trao Đổi Khóa M SIGMA và M1 SIGMA

Luận án đề xuất các giao thức trao đổi khóa M-SIGMA và M1-SIGMA dựa trên họ giao thức SIGMA. Các giao thức này được thiết kế để cải thiện tính an toàn và hiệu quả của các giao thức SIGMA hiện có. Các giao thức mới được chứng minh là an toàn trong các mô hình an toàn tiêu chuẩn. Nghiên cứu, đánh giá các họ giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký bao gồm STS và SIGMA.

4.2. Đánh Giá Độ An Toàn Của Giao Thức SIGMA

Độ an toàn của giao thức SIGMA được đánh giá trong các mô hình an toàn khác nhau. Kết quả cho thấy rằng giao thức SIGMA có thể bị tấn công trong một số trường hợp nhất định. Các giao thức M-SIGMA và M1-SIGMA được đề xuất để khắc phục các lỗ hổng an toàn này. Các giao thức trao đổi khóa hiện nay đa phần được thiết kế dựa trên một cơ chế khá nổi tiếng, đó là trao đổi khóa Diffie-Hellman.

V. Chữ Ký Bó An Toàn Giải Pháp Tối Ưu Hiệu Năng Ký Số

Để tối ưu hiệu năng, luận án đề xuất lược đồ chữ ký bó an toàn, sử dụng cây băm Merkle. Các lược đồ SBS-01 và SBS-02 được đề xuất, cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc ký nhiều thông điệp cùng lúc. Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như blockchain và smart contract, nơi cần xử lý lượng lớn giao dịch. Bên cạnh vai trò quan trọng kể trên trong các giao thức trao đổi khóa, “chữ ký số” kể từ khi được giới thiệu bởi Diffie-Hellman vào năm 1976 đã trở thành một chủ đề thu hút được nhiều sự quan tâm và được sử dụng trong nhiều ứng dụng phổ biến hiện nay như blockchain, bỏ phiếu điện tử e-voting, xác thực giao dịch điện tử,…

5.1. Chữ Ký Bó Dựa Trên Cây Băm Merkle

Cây băm Merkle cho phép tạo ra một chữ ký số duy nhất cho một tập hợp các thông điệp. Điều này giúp giảm chi phí tính toán và lưu trữ so với việc ký từng thông điệp riêng lẻ. Quy trình ký bó cho tập gồm 04 dữ liệu dựa trên cây băm Merkle. Quy trình xác minh chữ ký bó dựa trên cây băm Merkle.

5.2. Lược Đồ Chữ Ký Bó An Toàn SBS 01 và SBS 02

SBS-01 và SBS-02 là hai lược đồ chữ ký bó an toàn được đề xuất trong luận án. Các lược đồ này được thiết kế để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong các ứng dụng thực tế. Xem xét hiệu năng của SBS-01 và SBS-02.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Chữ Ký Số

Luận án đã trình bày các kết quả nghiên cứu về lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa. Các lược đồ GOST-I, GOST-II, M-SIGMA, M1-SIGMA, SBS-01, và SBS-02 được đề xuất nhằm cải thiện tính an toàn và hiệu quả của các hệ thống bảo mật. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc nghiên cứu các lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa lượng tử, cũng như việc ứng dụng các công nghệ mới như blockchain và smart contract. Mục tiêu nghiên cứu Trên cơ sở phân tích các kết quả đã công bố và những vấn đề còn hạn chế, 3 mục tiêu chính của đề tài luận án là đề xuất lược đồ chữ ký số an toàn, hiệu quả và xây dựng giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký được đề xuất.

6.1. Tổng Kết Các Đóng Góp Của Luận Án

Luận án đã đóng góp vào việc phát triển các lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa an toàn và hiệu quả. Các lược đồ và giao thức được đề xuất có thể được sử dụng trong các ứng dụng thực tế để bảo vệ an toàn thông tin. Luận án góp phần đề xuất một số giải pháp ký số và trao đổi khóa đạt tính hiệu quả và độ an toàn chứng minh được.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Chữ Ký Số

Hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm việc nghiên cứu các lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa lượng tử, cũng như việc ứng dụng các công nghệ mới như blockchain và smart contract. Các nghiên cứu này sẽ giúp đảm bảo rằng các hệ thống bảo mật có thể chống lại các cuộc tấn công trong tương lai. Kết quả của luận án có thể được ứng dụng trong thực tế nhằm đáp ứng nhu cầu trong các lĩnh vực kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng, thúc đẩy xây dựng Chính phủ điện tử tại Việt nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu: Nêu ra tính cấp thiết của đề tài luận án; đề ra mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu và cách thức triển khai đề tài luận án; chỉ ra ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án. 5  Chƣơng 1 trình bày những tìm hiểu chung về một số lớp lược đồ chữ ký số và giao thức trao đổi khóa phổ biến, cũng như một số kết quả phân tích và đánh giá an toàn liên quan đến chúng.  Chƣơng 2 trình bày đề xuất đóng góp mới của đề tài luận án liên quan đến chữ ký số.  Chƣơng 3 trình bày đề xuất đóng góp mới của đề tài luận án liên quan đến giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký số.

 Kết luận: Đánh giá các kết quả đạt được và nêu ra định hướng phát triển của đề tài luận án.  Phụ lục: Trình bày các tham số được sử dụng trong quá trình thử nghiệm đánh giá hiệu năng của các đề xuất. 6 Chƣơng 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHỮ KÝ SỐ VÀ GIAO THỨC TRAO ĐỔI KHÓA Chương này tập trung trình bày tổng quan về hướng nghiên cứu, mà cụ thể là những tìm hiểu, khảo sát chung về một số lớp lược đồ chữ ký số ECDSA, GOST R 34.10-2012, TEGTSS; một số họ giao thức trao đổi khóa có xác thực dựa trên chữ ký số STS, SIGMA; và các khái niệm và mô hình an toàn liên quan đến chúng. Một số khái niệm cơ sở liên quan 1.

Lược đồ chữ ký số tổng quát Trong một lược đồ chữ ký, mỗi người dùng (hay còn được gọi là người ký) công bố một khóa công khai trong khi giữ lại cho bản thân một khóa bí mật (riêng). Theo đó, chữ ký của người dùng trên thông điệp là một giá trị phụ thuộc vào và khóa bí mật của người dùng đó theo cách mà bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra sự hợp lệ của chữ ký trên thông điệp chỉ bằng khóa công khai. Trong một số trường hợp, khóa công khai cũng có thể được sử dụng trong quá trình tạo chữ ký. Đối với các lược đồ chữ ký số, yêu cầu cơ bản được đặt ra là việc giả mạo một chữ ký của người dùng mà không biết khóa bí mật của của một người dùng nào đó phải là khó về mặt tính toán.

Trong phần này, luận án sẽ phát biểu lại một định nghĩa hình thức của một lược đồ chữ ký tổng quát và các tấn công có thể được tính đến trên lược đồ như vậy. Những định nghĩa này được dựa trên cơ sở công trình của S. Goldwasser và các cộng sự [42]. Một lược đồ chữ ký số được định nghĩa thông qua bộ-3 thuật toán ( ) như sau:  Thuật toán sinh khóa ( ): Nhận đầu vào , với là tham số an toàn, tạo ra một cặp khóa công khai và khóa bí mật thích hợp ( ).

Thuật toán sinh khóa phải là một thuật toán xác suất.  Thuật toán ký ( ): Cho trước thông điệp và một cặp khóa công khai và bí mật ( ), thuật toán tạo ra một chữ ký. Thuật toán sinh chữ ký có thể là thuật toán xác suất, và trong một vài lược đồ nó cũng có thể nhận thêm 7 các đầu vào khác.  Thuật toán xác minh ( ): Cho trước chữ ký , một thông điệp và một khóa công khai , thuật toán Verify kiểm tra là chữ ký hợp lệ của thông điệp tương ứng với khóa hay không 1.

Các khái niệm an toàn cho chữ ký số Vào năm 1984, các tác giả S. Rivest đã công bố bài báo “A Digital Signature Scheme Secure Against Adaptative Chosen- Message Attacks” [42]. Bên cạnh việc đưa ra khái niệm hình thức cho một chữ ký số tổng quát, công trình này cũng đã trình bày các khái niệm an toàn chung cho các lược đồ chữ ký số trong việc tránh tấn công giả mạo. Cụ thể, công trình này đã phân loại hai kịch bản tấn công chính với mục đích giả mạo chữ ký số, đó là:  Tấn công chỉ sử dụng khóa (Key-only attack): kẻ tấn công chỉ biết khóa công khai của người ký.

 Tấn công sử dụng thông điệp (Message attack): kẻ tấn công được phép khảo sát các chữ ký tương ứng với các thông điệp được lựa chọn hoặc đã biết (known or chosen-message) trước khi hắn ta cố gắng phá vỡ lược đồ. Công trình cũng định nghĩa 4 kiểu tấn công thuộc lớp các tấn công sử dụng thông điệp. Trong số đó, tấn công lựa chọn thông điệp thích nghi (adaptively chosen-message attack) cho phép kẻ tấn công có nhiều năng lực nhất và phù hợp để phân tích an toàn cho các lược đồ chữ ký số. Dựa trên các kịch bản tấn công được định nghĩa, công trình của S.

Rivest cũng phân chia 4 kiểu tấn công “giả mạo”:  Phá vỡ hoàn toàn (total break): Kẻ tấn công tính toán được thông tin cửa sập của người ký, nghĩa là khóa bí mật của người ký.  Giả mạo vạn năng (universal forgery): Tìm được một thuật toán ký hiệu quả có chức năng tương đương với thuật toán của người ký hợp lệ.  Giả mạo lựa chọn (Selective forgery): Giả mạo một chữ ký cho một thông điệp cụ thể được chọn trước bởi kẻ tấn công. 8  Giả mạo tồn tại (existential forgery): Giả mạo một chữ ký cho tối thiểu một thông điệp.

Bên cạnh đó, các tác giả S. Micali và Ronald L. Rivest đã phân tích các lược đồ chữ ký số ElGamal [34], RSA [71],… theo các nguy cơ mà họ phân loại. Ở đó, RSA, ElGamal bị giả mạo tồn tại trước tấn công chỉ sử dụng khóa.

Đây là công trình đầu tiên đưa ra khái niệm hình thức về lược đồ chữ ký số tổng quát và độ an toàn kháng tấn công giả mạo đối với các lược đồ chữ ký số. Công trình này rất có ý nghĩa vì nó mở ra một hướng nghiên cứu mà hiện vẫn thu hút nhiều sự quan tâm, đó là mảng an toàn chứng minh được cho các lược đồ chữ ký số. Mặc dù cho tới nay đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến chứng minh an toàn lý thuyết cho lược đồ chữ ký số, và ở đó những giả thiết an toàn cũng như mô hình chứng minh an toàn có thể được cải tiến, nhưng tất cả các hướng đều được phân tích xung quanh những khái niệm an toàn cơ sở của S. Độ an toàn hình thức này được phát biểu như sau.

Một lược đồ chữ ký số được gọi là an toàn nếu việc giả mạo tồn tại là không thể về mặt tính toán, ngay cả với một tấn công lựa chọn thông điệp thích nghi. Về mặt hình thức, một lược đồ chữ ký là an toàn theo Định nghĩa 1.2 nếu được đảm bảo rằng với kẻ tấn công bất kỳ có năng lực tính toán “thực tế” và có quyền yêu cầu tạo các chữ ký tương ứng cho một danh sách thông điệp mà hắn tùy chọn theo cách thích nghi thì việc đưa ra một cặp chữ ký ( ) hợp lệ sao cho (với ) là không khả thi. Độ an toàn như trên còn được biết đến với tên gọi EUF-CMA. Lưu ý rằng, trong trường hợp mà kẻ tấn công tìm ra được cặp ( ) thỏa mãn yêu cầu trên, nghĩa là ( ) ( ) (với ), nhưng (với nào đó thuộc * +), thì lược đồ chữ ký bị xem là dễ uốn.

Như một kết quả khảo sát các công trình [24], [67], [68], nếu như có thể chỉ 9 ra sự tồn tại của một “bộ mô phỏng1” (mà chỉ sử dụng thông tin công khai) của quá trình ký trong lược đồ chữ ký , thì độ an toàn EUF-CMA của có thể quy về độ an toàn EUF-NMA, nghĩa là việc tìm giả mạo tồn tại là không thể về mặt tính toán với các tấn công chỉ dựa vào thông tin công khai của người dùng. Điều này là dễ hiểu vì những chữ ký mà kẻ tấn công sẽ thu được từ quá trình ký trong lược đồ chữ ký theo kịch bản CMA có thể được thay thế bởi các chữ ký được trả về từ mà sẽ khó có thể bị phát hiện. Rõ ràng, trong trường hợp như vậy, những gì mà kẻ tấn công thu được chỉ hoàn toàn dựa trên những thông tin công khai, và là tương đương với một tấn công NMA. Đây là một hướng tiếp cận quan trọng và là cơ sở cho việc đề xuất các lược đồ chữ ký an toàn EUF-CMA trong luận án.

Một số thuộc tính an toàn đáng mong đợi của giao thức trao đổi khóa Trong mục này, luận án trình bày khái niệm của một số thuộc tính an toàn đối với một giao thức trao đổi khóa. Gọi ̂ và ̂ là hai thực thực thể trung thực (honest entity), nghĩa là, các thực thể hợp pháp mà thực hiện các bước của một giao thức một cách chính xác. Trước tiên, chúng ta quan tâm đến hai tính chất sau.  Tính chất xác thực khóa ẩn (implicit key authentication) [19].

Một giao thức thỏa thuận khóa được gọi là cung cấp tính chất xác thực khóa ẩn (của ̂ đối với ̂ ) nếu thực thể ̂ được đảm bảo rằng không có thực thể nào khác ngoài thực thể ̂ có thể biết được giá trị của khóa bí mật mà anh ta chia sẻ trong phiên cụ thể. Lưu ý rằng tính chất xác thực khóa ẩn không nhất thiết rằng ̂ được đảm bảo về việc ̂ thực sự sở hữu khóa bí mật chia sẻ. Một giao thức thỏa thuận khóa cung cấp tính chất xác thực khóa ẩn cho cả hai thực thể tham gia trao đổi được gọi là một giao thức trao đổi khóa có xác thực (giao thức AK).  Tính chất chứng thực khóa hiện (explicit key confirmation) [19].

Một giao thức được gọi là cung cấp tính chất chứng nhận khóa hiện (của ̂ đối với ̂ ) nếu thực thể ̂ được đảm bảo rằng thực thể ̂ đã thực sự tính ra khóa bí mật chung. Nếu cả tính chất xác thực khóa ẩn và chứng thực khóa hiện (của ̂ đối với ̂ ) 1 là bộ mô phỏng của quá trình ký của nếu như đầu ra của chúng khó có thể bị phân biệt về mặt tính toán với nhau. 10 được cung cấp, thì giao thức thiết lập khóa được gọi là cung cấp xác thực khóa hiện (của ̂ đối với ̂ ). Một giao thức thỏa thuận khóa mà cung cấp tính chất xác thực khóa hiện cho cả hai thực thể tham gia được gọi là một giao thức thỏa thuận khóa có xác thực kèm theo tính chất chứng nhận khóa (giao thức AKC).

Ngoài ra, một số các tính chất an toàn mong đợi khác của các giao thức trao đổi khóa đã được xác định bao gồm:  Tính an toàn về phía trước (PFS) [19].