密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則薛佟佟

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1、密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則薛佟佟密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)密碼協(xié)議運(yùn)行在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)或分布式系統(tǒng)中，借助于密碼算法來達(dá)到密鑰分配、身份認(rèn)證等目的的一種交互通信協(xié)議，它是為了完成某種安全任務(wù)。然而，在密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)過程中很容易產(chǎn)生各種各樣的錯(cuò)誤(見密鑰的建立.ppt)設(shè)計(jì)中的安全性考慮如何在協(xié)議的設(shè)計(jì)過程中避免可能出現(xiàn)的安全漏洞是一個(gè)值得研究的問題。近年來，已出現(xiàn)多種形式化方法用以考察和分析密碼協(xié)議，看其是否存在安全缺陷，對于上一節(jié)講過的幾種協(xié)議，針對某種問題的改進(jìn)并不徹底，甚至往往會(huì)引入其他問題雖然這些方法有時(shí)是很有用的，但它本身并沒有提出有關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的建議，因此不能直接有效地防止錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

2、設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則準(zhǔn)則本身是一種非形式化的指導(dǎo)方針，獨(dú)立于任何邏輯。盡管這些準(zhǔn)則對于協(xié)議的正確性來說既非必要條件，也非充分條件，但對于協(xié)議的設(shè)計(jì)卻是非常有幫助的，因?yàn)樽袷厮鼈兛梢院喕瘏f(xié)議的設(shè)計(jì)并防止許多已公布的混淆和錯(cuò)誤的產(chǎn)生。有名的文章如：AndersonR,NeedhamR.RobustnessPrinciplesforPublicKeyProtocols.InCoppersmith兩條基本準(zhǔn)則以下兩條準(zhǔn)則是貫穿整個(gè)安全密碼協(xié)議設(shè)計(jì)過程的最基本的準(zhǔn)則。準(zhǔn)則1：每個(gè)消息應(yīng)清楚地說明它的意思，對消息的解釋應(yīng)完全依靠其內(nèi)容。即使存在合適的形式化表達(dá)方法，每個(gè)消息的內(nèi)容也應(yīng)可用一個(gè)完整

3、的、有意義的語句來描述。準(zhǔn)則一例如：A→B：{Ta，Kab，B，A}KbA發(fā)送的消息的意義可以解釋為：A在時(shí)刻Ta向B發(fā)送了一個(gè)共享的(Kb來保證)會(huì)話密鑰Kab。B接收到以上的消息但不能確信這個(gè)消息是不是A發(fā)送的，因此把接收到的消息解釋為：B在時(shí)刻Ta收到了自稱是主體A發(fā)送來的會(huì)話密鑰Kab。準(zhǔn)則二準(zhǔn)則2：一個(gè)消息起作用的條件應(yīng)該清楚地說明，以便協(xié)議的使用者能夠根據(jù)條件來判斷是否采用該協(xié)議。例如，如果某人認(rèn)為會(huì)話密鑰應(yīng)該由合適的可信第三方而不是參與會(huì)話的某一方選定，那么他將不會(huì)希望使用這樣的協(xié)議。主體命名準(zhǔn)則如果主體的身份對于某個(gè)消息的意義來說是必要的，那么應(yīng)該謹(jǐn)慎處理主

4、體的身份信息，如在消息中明確地提到主體的名字。例如，對于如下協(xié)議：1)A→S：A，B2)S→A：CA，CB3)A→B：CA，CB，{{Kab，Timea}Ka-1}Kb在第3)步的加密消息中，由于沒有主體的身份信息，因此主體B得到消息3)后，可以進(jìn)行以下操作：B→C：CA，CC，{{Kab，Ta}Ka-1}Kc這樣，就可以對C進(jìn)行欺騙，使得C相信消息來自于A。尤其是，C可能會(huì)用Kab加密敏感信息并發(fā)送給A，這時(shí)B就可以看到這些信息。改進(jìn)的方法很簡單，即把通信雙方的身份信息加入消息3)中：3)A→B：CA，CB，{{Kab，Ta，A，B}Ka-1}Kb加密準(zhǔn)則應(yīng)該清楚地知道協(xié)

5、議中使用加密的目的，因?yàn)榧用懿皇且环N簡單的運(yùn)算，它需要的計(jì)算量較大，不清楚加密的目的可能會(huì)導(dǎo)致冗余。而且加密并不等同于安全，不正確地使用加密甚至?xí)?dǎo)致協(xié)議的錯(cuò)誤。例如，Kerberos協(xié)議的消息2)S→A:{Ts,L,Kab,B,{Ts，L，Kab，A}Kbs}Kas中采用了雙重加密，而從安全和認(rèn)證的角度來看，這并沒有加強(qiáng)安全性，反而增加了計(jì)算量。簽名準(zhǔn)則即使主體對已加過密的消息進(jìn)行了簽名操作，我們也不能由此推斷出主體一定就知道該消息的內(nèi)容。如果主體對消息先簽名然后再加密，那么可以推斷出主體一定知道該消息的內(nèi)容。對于認(rèn)證協(xié)議來說，消息在傳送時(shí)，簽名必須在加密之前完成，這樣既

6、可以讓接收者確定發(fā)送者的身份，也保證了發(fā)送者知道所發(fā)送消息的內(nèi)容。例如，在之前的例子中，為了進(jìn)一步確定發(fā)送者的身份，可將消息流改為：A→B：{{Ta，Kab，B，A}Ka-1}Kb加密與簽名在協(xié)議中簽名通常應(yīng)在加密之前完成，但這并不能保證協(xié)議完全安全。而且該準(zhǔn)則的后半部分還值得考慮，即只有當(dāng)進(jìn)行加密和簽名操作的是同一主體時(shí)，后半部分才能夠成立。通過下面的例子可以說明以上兩點(diǎn)。對于以下協(xié)議：A→B：{{M}Ka-1}Kb其中，A是雇主，B是雇員，M表示"你的工資增加了5000美元"，Ka-1是A的簽名密鑰，Kb是B的公鑰。該協(xié)議很容易被攻擊，即B用自己的私鑰解除密，得到{M}

7、Ka-1,并用另一雇員C的公鑰加密得到{{M}Ka-1}Kc并發(fā)送給C，這樣，A與C之間就產(chǎn)生了糾紛。Kerberos協(xié)議kerberos是由MIT開發(fā)的提供網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證服務(wù)的系統(tǒng)。Kerberos協(xié)議主要用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的身份鑒別(Authentication),其特點(diǎn)是用戶只需輸入一次身份驗(yàn)證信息就可以憑借此驗(yàn)證獲得的票據(jù)(ticket-grantingticket)訪問多個(gè)服務(wù)，即SSO(SingleSignOn)。由于在每個(gè)Client和Service之間建立了共享密鑰，使得該協(xié)議具有相當(dāng)?shù)陌踩?。Kerbero