《密鑰分配與管理》PPT課件

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1、網(wǎng)絡(luò)信息安全密鑰分配與管理計(jì)算機(jī)學(xué)院信息安全教研室張偉目前，大部分加密算法都已經(jīng)公開了，像DES和RSA等加密算法甚至作為國際標(biāo)準(zhǔn)來推行。因此明文的保密在相當(dāng)大的程度上依賴于密鑰的保密。在現(xiàn)實(shí)世界里，密鑰的分配與管理一直是密碼學(xué)領(lǐng)域較為困難的部分。設(shè)計(jì)安全的密鑰算法和協(xié)議是不容易的，但可以依靠大量的學(xué)術(shù)研究。相對來說，對密鑰進(jìn)行保密更加困難。因而，如何安全可靠、迅速高效地分配密鑰，如何管理密鑰一直是密碼學(xué)領(lǐng)域的重要問題。密鑰分配與管理密鑰分配方案要使常規(guī)加密有效地進(jìn)行，信息交互的雙方必須共享一個密鑰，并且這個密鑰還要防止

2、被其他人獲得。要使公開加密有效地進(jìn)行，信息接收的一方必須發(fā)布其公開密鑰，同時要防止其私有密鑰被其他人獲得。密鑰還需經(jīng)常更換，以便在攻擊者知道密鑰的情況下使得泄漏的數(shù)據(jù)量最小化。對于通信的雙方A和B，密鑰的分配可以有以下的幾種方法：密鑰分配的四種方法(1)密鑰可以由A選定，然后通過物理的方法安全地傳遞給B。(2)密鑰可以由可信任的第三方C選定，然后通過物理的方法安全地傳遞給A和B。上述方法由于需要對密鑰進(jìn)行人工傳遞，對于大量連接的現(xiàn)代通信而言，顯然不適用。(3)如果A和B都有一個到可信任的第三方C的加密連接，那么C就可以通過

3、加密連接將密鑰安全地傳遞給A和B。采用的是密鑰分配中心技術(shù)，可信任的第三方C就是密鑰分配中心KDC(keydistributecenter)，常常用于常規(guī)加密密鑰的分配。(4)如果A和B都在可信任的第三方發(fā)布自己的公開密鑰，那么它們都可以用彼此的公開密鑰加密進(jìn)行通信。采用的是密鑰認(rèn)證中心技術(shù)，可信任的第三方C就是證書授權(quán)中心CA(certificateauthority)，更多用于公開加密密鑰的分配。主要講(3)KDC(4)CA方式常規(guī)加密密鑰的分配1.集中式密鑰分配方案由一個中心節(jié)點(diǎn)或者由一組節(jié)點(diǎn)組成層次結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)密鑰的產(chǎn)

4、生并分配給通信的雙方，在這種方式下，用戶不需要保存大量的會話密鑰，只需要保存同中心節(jié)點(diǎn)的加密密鑰，用于安全傳送由中心節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的即將用于與第三方通信的會話密鑰。這種方式缺點(diǎn)是通信量大，同時需要較好的鑒別功能以鑒別中心節(jié)點(diǎn)和通信方。目前這方面的主流技術(shù)是密鑰分配中心KDC技術(shù)。我們假定每個通信方與密鑰分配中心KDC之間都共享一個惟一的主密鑰，并且這個惟一的主密鑰是通過其他安全的途徑傳遞的。A?KDC：IDa

5、

6、IDb

7、

8、N1KDC?A：EKa[Ks

9、

10、IDa

11、

12、IDb

13、

14、N1

15、

16、EKb[Ks

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18、IDa]]A?B：EKb[Ks

19、

20、

21、IDa]B?A：EKs[N2]A?B：EKs[f（N2）]密鑰分配中心KDC的密鑰分配方案分配步驟A?KDC：IDa

22、

23、IDb

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25、N1KDC?A：EKa[Ks

26、

27、IDa

28、

29、IDb

30、

31、N1

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33、EKb[Ks

34、

35、IDa]]A?B：EKb[Ks

36、

37、IDa]B?A：EKs[N2]A?B：EKs[f（N2）]N1N2Nonce現(xiàn)時實(shí)際上，到第(3)步已經(jīng)完成密鑰的分配過程，通信的雙方已經(jīng)共享了當(dāng)前的會話密鑰Ks，第(4)步和第(5)步完成的是鑒別功能。問題單個密鑰分配中心KDC無法支持大型的通信網(wǎng)絡(luò)。每兩個可能要進(jìn)行安全通信的終端都

38、必須同某個密鑰分配中心共享主密鑰。當(dāng)通信的終端數(shù)量很大時，將出現(xiàn)這樣的情況：每個終端都要同許多密鑰分配中心共享主密鑰，增加了終端的成本和人工分發(fā)密鑰分配中心和終端共享的主密鑰的成本。需要幾個特別大的密鑰分配中心，每個密鑰分配中心都同幾乎所有終端共享主密鑰。然而各個單位往往希望自己來選擇或建立自己的密鑰分配中心。解決辦法為解決這種情況，同時支持沒有共同密鑰分配中心的終端之間的密鑰信息的傳輸，我們可以建立一系列的密鑰分配中心，各個密鑰分配中心之間存在層次關(guān)系。各個密鑰分配中心按一定的方式進(jìn)行協(xié)作，這樣，一方面主密鑰分配所涉及的

39、工作量減至最少，另一方面也可以使得某個KDC失效時，只影響其管轄的區(qū)域，而不至于影響整個網(wǎng)絡(luò)。分散式密鑰分配方案使用密鑰分配中心進(jìn)行密鑰的分配要求密鑰分配中心是可信任的并且應(yīng)該保護(hù)它免于被破壞。如果密鑰分配中心被第三方破壞，那么所有依靠該密鑰分配中心分配會話密鑰進(jìn)行通信的所有通信方將不能進(jìn)行正常的安全通信。如果密鑰分配中心被第三方控制，那么所有依靠該密鑰分配中心分配會話密鑰進(jìn)行進(jìn)信的所有通信方之間的通信信息將被第三方竊聽到。如果我們把單個密鑰分配中心分散成幾個密鑰分配中心，將會降低這種風(fēng)險(xiǎn)。更進(jìn)一步，我們可以把幾個密鑰分配

40、中心分散到所有的通信方，也就是說每個通信方自己保存同其他所有通信方的主密鑰。這種分散式密鑰分配方案要求有n個通信方的網(wǎng)絡(luò)要保存多達(dá)[n(n一1)/2]個主密鑰。對于較大的網(wǎng)絡(luò)，這種方案是不適用的，但對于一個小型網(wǎng)絡(luò)或者一個大型網(wǎng)絡(luò)的局部范圍，這種分散化的方案還是有用的。分散式密鑰分配方案發(fā)起方響應(yīng)方（1