語義安全

語義安全（英語：Semantic Security）是密碼學中的術語。如果已知某段未知文段的密文不會泄露任何該文段的其餘信息，那麼則稱該密文是語義安全的。具體而言，給定某條消息$m$（消息滿足任意概率分布）的密文和消息的長度，任何概率多項式時間算法（PPTA）都不能以不可忽略地高於任何僅輸入消息長度（而不含密文）的其他PPTA的概率獲得消息的部分信息。 該概念相似於香農的完善保密性定義。完善保密性意味密文不會泄露任何明文的信息，而語義安全側重表示被揭露的信息不會被實際竊取。

歷史

語義安全的概念首先由戈德瓦塞爾（Goldwasser）和米卡里（Micali）在1982年提出，兩人後來證明了語義安全和另一性質密文不可辨別性是等價的。 後者定義比語義安全更通用，因為它更能實施於檢驗實際加密方式的安全性。

對稱密鑰加密

主條目：對稱密鑰加密

在語義安全的對稱密鑰加密加密算法系統中，對抗者不可能從密文獲得明文。如交給兩段相同長度的明文與其中之一的密文，將不可分辨該密文所對應的明文。

公鑰加密

主條目：公鑰加密

為了使非對稱密鑰加密算法密碼系統語義安全，當僅給定某密文和生成密文時所用的公鑰時，計算受限的對手應當無法獲得有關消息（明文）的重要信息。語義安全只考慮「被動」攻擊者的情況，即攻擊者可以選擇公鑰和明文，並觀察生成的密文。與其他安全定義不同，語義安全不考慮選擇密文攻擊（CCA）的情況，選擇密文攻擊指的是攻擊者能夠請求解密選定的密文。許多語義安全的加密方案對於選擇密文攻擊顯然是不安全的。因此，語義安全現在被認為是構建通用加密方案的一個不充分條件。

語義安全的加密算法包括Goldwasser-Micali、ElGamal和Paillier。這些方案被認為是可證明安全的，因為它們的語義安全性可以簡化為解決一些困難的數學問題（例如，Decisional Diffie-Hellman或二次剩餘問題）的複雜性。其他語義不安全的算法，如RSA，可以通過使用最優非對稱加密填充（OAEP）等隨機加密填充方案實現（在更強的假設下的）語義安全。