ChaCha20-Poly1305 是一种被广泛部署的认证加密 (AEAD) 方案，实际应用中需要严格的安全界来确定数据量上限与重密钥频率。然而，其形式化安全分析明显落后于 AES-GCM：目前仅有 Procter (2014) 的分析，且存在缺陷，并且只考虑了单用户场景。本论文针对这一缺口展开研究，核心贡献包括：（1）在多用户（multi-user）设置下证明了 ChaCha20-Poly1305 的 AEAD 安全性界限，并通过构造匹配攻击表明该界限中每一项都是紧致的；(2) 系统性地对比了该界限与已知 AES-GCM 安全界限在数量与性质上的差异，揭示了细微设计选择如何导致截然不同的安全性特征；(3) 将所获界限推广到 TLS 1.3 及其他场景中使用的 nonce 随机化模式，同时改进并强化了 GCM 在该模式下的安全界限；(4) 基于分析中发现的弱点，提出一个简单却更强的 ChaCha20-Poly1305 变体方案。论文采用严格的可证明安全方法，结合攻击构造来验证边界紧度，属于密码学与安全协议领域的理论研究。适合需要为 ChaCha20-Poly1305 配置安全参数（如数据限额、重密钥策略）的协议设计者、密码学研究者以及安全审核人员阅读。