論文の概要: Closing the Loop: Bidirectional Fully Encrypted Protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.17397v1
• Date: Tue, 15 Sep 2026 16:32:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.618363
• Title: Closing the Loop: Bidirectional Fully Encrypted Protocols
• Title（参考訳）: ループのクローズ:双方向完全暗号化プロトコル
• Abstract要約: 双方向プロトコル(FEP)のセキュリティ定義を新たに導入する。 FEPは、全てのプロトコル生成バイトが一様ランダム文字列と計算的に区別できないように暗号化されたチャネルを提供する。 我々は、データストリームとデータグラムの設定の両方に対して、確実にセキュアな双方向FEPを構築します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.331160520377439
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Fully encrypted protocols (FEPs) provide encrypted channels that make all protocol-generated bytes computationally indistinguishable from uniform random strings. Several previous works have explored security definitions and constructions of unidirectional FEPs: protocols in which one party acts only as a sender, and the other acts only as a receiver. However, most applications require two-way information exchange, and a network adversary can observe communication in both directions and their shared lifetime. Because the semantics of bidirectional channels involve more complex shared state, it is possible that the ``naïve'' composition of two unidirectional channels can result in a two-way protocol that can be detected based on dependencies between the two directions, such as traffic imbalance, channel closure, failures, or connection tear-down. To address this issue, we introduce new formal security definitions for bidirectional FEPs that capture exact shaping, delivery, protocol-state integrity, private half-close, and cross-direction isolation, while revealing a public ``sending schedule'' and ``closing epoch'' that may be randomized. We show that the trivial composition fails to meet these definitions, leading to practical detection attacks. We then construct provably secure bidirectional FEPs (BiFEPs) for both the datastream and datagram settings. For datastream, we combine two direction-separated FEPs with a ``wrapper'' layer that prevents detection based on the mismatch between uni- and bi-directional connection states. For datagram, we add encrypted DATA/FIN/ACK with replay protection and loss-tolerant close. We validate the design through a Rust implementation and show that none of the surveyed deployed protocols provides the full set of BiFEP security properties.
• Abstract（参考訳）: 完全に暗号化されたプロトコル(FEP)は、全てのプロトコル生成したバイトを均一なランダム文字列と計算的に区別できない暗号化されたチャネルを提供する。 以前のいくつかの研究は、一方向のFEPのセキュリティ定義と構築を探求してきた:一方の当事者が送信者のみとして、もう一方が受信者のみとして機能するプロトコル。 しかし、ほとんどのアプリケーションは双方向の情報交換を必要としており、ネットワーク敵は双方向の通信と共有寿命を観察することができる。 双方向チャネルのセマンティクスは、より複雑な共有状態を含むため、2つの一方向チャネルの `ナイーブ' 合成は、トラフィック不均衡、チャネル閉鎖、障害、接続断裂などの2方向間の依存関係に基づいて検出できる双方向プロトコルをもたらす可能性がある。 この問題に対処するため、我々は、双方向FEPのセキュリティ定義を新たに導入し、正確なシェーピング、配信、プロトコル状態の整合性、プライベートな半閉鎖、およびクロスダイレクトの分離を捉えるとともに、ランダム化される可能性のある公開の‘sending schedule’と‘closing epoch’を明らかにした。 自明な構成はこれらの定義を満たさないことが示され、事実上の検知攻撃につながる。 次に、データストリームとデータグラムの設定の両方に対して、確実にセキュアな双方向FEP(BiFEP)を構築する。 データストリームでは、2つの方向分離されたFEPと `wrapper'' レイヤを組み合わせることで,一方向接続状態と双方向接続状態のミスマッチに基づく検出を防止する。 データグラムには、リプレイ保護とロストレラントクローゼットを備えた暗号化されたData/FIN/ACKを追加します。 Rustの実装を通じて設計を検証し、調査対象のデプロイプロトコルが完全なBiFEPセキュリティプロパティを提供していないことを示す。

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