信息安全講義11

（第9講）（認(rèn)證）山西大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院郭麗峰

信息安全一、認(rèn)證的概念?認(rèn)證（Authentication）又稱鑒別，確認(rèn)，它是證實(shí)某人某事是否名符其實(shí)或是否有效的一個(gè)過程。一、認(rèn)證的概念?認(rèn)證往往是許多應(yīng)用系統(tǒng)中安全保護(hù)的第一道設(shè)防，因而極為重要。一、認(rèn)證的概念一、認(rèn)證的概念一、認(rèn)證的概念認(rèn)證和加密的區(qū)別：加密用以確保數(shù)據(jù)的保密性，阻止對(duì)手的被動(dòng)攻擊，如截取、竊聽等；而認(rèn)證用以確保報(bào)文發(fā)送者和接收者的真實(shí)性以及報(bào)文的完整性，阻止對(duì)手的主動(dòng)攻擊，如冒充、篡改、重播等。一、認(rèn)證的概念一、認(rèn)證的概念如果收發(fā)雙方都是誠實(shí)的，那么僅有認(rèn)證就足夠了。利用認(rèn)證技術(shù)收發(fā)雙方可以驗(yàn)證對(duì)方的真實(shí)性和報(bào)文的真實(shí)性、完整性。但因他們雙方共享保密的認(rèn)證數(shù)據(jù)，如果接收方不誠實(shí)，則他便可以偽造發(fā)送方的報(bào)文，其發(fā)送方唔無法爭辯；同樣，發(fā)送方也可抵賴其發(fā)出的報(bào)文，且接收方也一、認(rèn)證的概念無法爭辯。由于接收方可以偽造，發(fā)送方能夠抵賴，因此第三者便無法仲裁。一、認(rèn)證的概念協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)之一。網(wǎng)絡(luò)通信的各方根據(jù)協(xié)議進(jìn)行信息的交互、數(shù)據(jù)的傳遞和信息的共享。良好的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議應(yīng)當(dāng)具有高效率和節(jié)省資源，并且能夠確保信息的安全性。稱具有安全功能的協(xié)議為安全協(xié)議，安全協(xié)議都采用密碼技術(shù)。一、認(rèn)證的概念根據(jù)密碼協(xié)議的功能分為四類：(1)密鑰建立協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的密鑰建立協(xié)議，用于在通信的各方之間建立會(huì)話密鑰。會(huì)話密鑰是用于保護(hù)一次會(huì)話通信的密鑰。協(xié)議中的密碼算法可以采用對(duì)稱密碼，也可以采用公鑰密碼。(2)認(rèn)證協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的認(rèn)證協(xié)議主要包括身份認(rèn)證協(xié)議，通信站點(diǎn)認(rèn)證協(xié)議，報(bào)文認(rèn)證協(xié)議等。一、認(rèn)證的概念(3)身份認(rèn)證和密鑰建立協(xié)議。把身份認(rèn)證和密鑰建立結(jié)合起來，形成了認(rèn)證和密鑰建立協(xié)議。首先進(jìn)行通信實(shí)體的身份認(rèn)證，然后通過密鑰建立協(xié)議建立會(huì)話密鑰，隨后通信實(shí)體就可以進(jìn)行保密通信了。(4)電子商務(wù)協(xié)議。在電子商務(wù)中除了關(guān)心秘密性、完整性外，還十分關(guān)心交易的公平性。一、認(rèn)證的概念目前安全協(xié)議已經(jīng)成為確保信息系統(tǒng)安全的不可缺少的重要組成部分。已經(jīng)設(shè)計(jì)出針對(duì)不同應(yīng)用的安全協(xié)議。如，基于對(duì)稱密碼的認(rèn)證協(xié)議，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)IP層安全的安全協(xié)議IPSec,安全套接層協(xié)議SSL(SecureSocketsLayer),安全電子交易協(xié)議SET(SecureElectronicTransaction)等。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析(1)只加密不簽名的方法，可以確保數(shù)據(jù)的秘密性而不能確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性；(2)只簽名不加密的方法，可以確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性而不能確保數(shù)據(jù)的秘密性；(3)同時(shí)采用簽名和加密可以同時(shí)確保數(shù)據(jù)的秘密性和真實(shí)性。但是只有在不考慮協(xié)議攻擊的情況才是正確的。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析分析先簽名后加密的協(xié)議A→B:E(D(M,KdA),KeB)的安全缺陷。現(xiàn)在假設(shè)B不誠實(shí)。B收到報(bào)文后用自己的私鑰解密KdB,可得到D(M,KKdA).他再用C的公開密鑰KeC加密后發(fā)給C.即B→C:E(D(M,KdA),KeC)C收到后會(huì)以為是A直接與她通信，而不知道是B重播A發(fā)給B的消息。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析分析先加密后簽名的協(xié)議A→B:D(E(M,KeB),KdA)的安全缺陷。現(xiàn)在假設(shè)T截獲A發(fā)給B的報(bào)文。T先用A的公開密鑰驗(yàn)證簽名，可得到E(M,KeB)。他再用自己的私鑰KdT簽名后發(fā)給B.即

T→B:D(E(M,KeB),KdT)2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析B收到后以為是T直接和他通信，不知道是T重播A發(fā)給B的消息。如果M表示某種承諾或憑證，現(xiàn)在消息是由T簽名的，A就會(huì)認(rèn)為這種承諾或憑證關(guān)系是A和T之間的，其實(shí)應(yīng)是A和B之間的。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析原因是：報(bào)文中沒有發(fā)送方和接收方的標(biāo)識(shí)信息，也沒有報(bào)文的時(shí)間信息。協(xié)議沒有對(duì)報(bào)文的發(fā)送方和接收方認(rèn)證，也沒有對(duì)報(bào)文的時(shí)間進(jìn)行認(rèn)證。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析分析下面協(xié)議的安全缺陷，并實(shí)施攻擊。A→B:(A,B,E(M,KeB),其中A,B為標(biāo)識(shí)符。B→A:(B,A,E(M,KeA),以表示收到明文M。攻擊：(1)攻擊者T截獲A發(fā)送給B的消息(A,B,E(M,KeB),并篡改為(T,B,E(M,KeB)。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析(2)攻擊者T將(T,B,E(M,KeB))發(fā)送給B。(3)B接收到(T,B,E(M,KeB)后根據(jù)協(xié)議規(guī)定，給T返回(B,T,E(M,KeT))(4)T接收(B,T,E(M,KeT))，解密獲得消息M.2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析原因1：發(fā)方和收方標(biāo)識(shí)符沒有與數(shù)據(jù)M加密綁定，以至于可以被篡改。原因2：協(xié)議的報(bào)文中也沒有時(shí)間信息，也沒進(jìn)行的認(rèn)證，所以也不能抵制重播的攻擊。2密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析協(xié)議攻擊的分類：(1)對(duì)協(xié)議中的密碼算法進(jìn)行攻擊。(2)對(duì)協(xié)議本身進(jìn)行攻擊。為了對(duì)抗對(duì)協(xié)議中的密碼算法進(jìn)行攻擊，應(yīng)當(dāng)采用那些經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)密碼算法。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)協(xié)議應(yīng)當(dāng)遵守的一些原則：(1)消息獨(dú)立完整性原則協(xié)議中的每條消息都應(yīng)能夠準(zhǔn)確地表達(dá)出它所想要表達(dá)的含義。一條消息的解釋應(yīng)完全由其內(nèi)容來決定，而不用借助于上下文來推斷。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則假設(shè)協(xié)議的一個(gè)步驟為A→B:M,想表達(dá)A把消息M發(fā)給B.因?yàn)楣粽呔涂梢杂眠@個(gè)消息來替換本協(xié)議的其他消息。(2)消息前提準(zhǔn)確原則與消息相關(guān)的先決條件應(yīng)當(dāng)明確給出，并且其正確性與合理性應(yīng)能得到驗(yàn)證。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(3)主體身份標(biāo)識(shí)原則如果一個(gè)主體的標(biāo)識(shí)對(duì)于某個(gè)消息的含義是重要的，就應(yīng)當(dāng)在消息中明確地附加上主體的名稱。主體的名稱可以是顯式的，即以明文形式出現(xiàn)。也可以是隱式的，即采用加密或簽名技術(shù)對(duì)主體名稱進(jìn)行保護(hù)。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(4)加密目的原則明確采用加密的目的，否則將造成冗余。采用密碼算法并是協(xié)議安全的代名詞，密碼算法的不正確應(yīng)用可能導(dǎo)致協(xié)議出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，應(yīng)用密碼算法時(shí)必須知道為什么要應(yīng)用以及如何應(yīng)用它。加密可以實(shí)現(xiàn)多種安全目的，如秘密性、完整性和認(rèn)證性等，但是在應(yīng)用加密時(shí)必須確保它能夠?qū)崿F(xiàn)你所希望的某種安全目標(biāo)。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(5)簽名原則簽名可以確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和抗抵賴。如果需要同時(shí)采用簽名和加密，應(yīng)當(dāng)采用先簽名后加密的方式。應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)的Hash值進(jìn)行簽名，不直接對(duì)數(shù)據(jù)簽名。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(6)隨機(jī)數(shù)的使用原則在協(xié)議中使用隨機(jī)數(shù)可以提供消息的新鮮性。但是在使用隨機(jī)數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)明確其所起的作用和屬性。問題的關(guān)鍵是隨機(jī)數(shù)應(yīng)當(dāng)是真正隨機(jī)的。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(7)時(shí)間戳的使用原則當(dāng)使用時(shí)間戳?xí)r，必須考慮各個(gè)計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘的誤差，這種誤差不應(yīng)當(dāng)影響協(xié)議執(zhí)行的有效性。時(shí)間戳的應(yīng)用極大地依賴于系統(tǒng)中時(shí)鐘的同步，但是做到這一點(diǎn)是很不容易的。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(8)編碼原則協(xié)議中消息的編碼格式與協(xié)議安全密切相關(guān)，應(yīng)當(dāng)明確協(xié)議中消息的具體數(shù)據(jù)格式，而且還要驗(yàn)證這種格式對(duì)安全的貢獻(xiàn)。密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)原則(9)最少安全假設(shè)原則在進(jìn)行協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)，常常要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，做出適當(dāng)?shù)某跏及踩僭O(shè)。初始的安全假設(shè)越多，則協(xié)議的安全性就越差。這是因?yàn)椋坏┏?/p>