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1、第三讲 密钥分配和用户认证,提纲,基于对称加密的密钥分配 Kerberos 基于非对称加密的密钥分配 X.509证书 公钥基础设施PKI,基于对称加密的密钥分配,密钥分发技术 传递密钥给希望交换数据的双方，不允许其他人看见密钥的方法。 可能的选择 A能够选定密钥并通过物理方法传递给B 第三方可以选定密钥并通过物理方法传递给A和B 一方用已有的旧密钥加密新密钥传递给另一方 A和B各自有一个到达第三方的加密链路，C能够在加密链路上传递密钥给A和B 两种类型的密钥 会话密钥（session Key） 一次性会话使用 永久密钥（permanent Key） 用于分发会话密钥,基于对称加密的密钥分配,简
2、单的基于密钥分发中心的会话密钥分发机制,重放攻击 解决方案：时间戳 临时值 时间戳+临时值,Kerberos,是一种认证服务，支持分布式鉴别，由麻省理工学院设计 要解决的问题：在一个分布式的环境中，工作站的用户希望访问分布在网络各处的服务器上的服务。 困难：依靠工作站鉴别不可行。 用户可能进入一个特定工作站，冒充该工作站用户； 可能改变工作站的网络地址； 可能窃听并重放。,Kerberos,基本思想：利用集中认证服务器实现用户对服务器的认证和服务器对用户的认证，认证服务器提供一种票据（表示已鉴别的令牌，是不能伪造、不能重放、已鉴别的对象）。使用对称密钥加密体制。 版本4和版本5（RFC 412
3、0）,工作过程: (1) 用户身份鉴别 用户与Kerberos 服务器建立一会话,用户传送自己的身份+TGS服务器号+时间 Kerberos 服务器验证该用户是否为合法用户，发送会话密钥Kc,tgs,用户网络地址ADc和票据Tickettgs给用户(用用户的口令Kc加密); 若工作站可以用用户输入的口令Kc解密回应信息,就成功通过鉴别 问题：为什么不直接采用传递口令方式?,Kerberos,注意:口令是集中存在 Kerberos 服务器上的,不需在网络上传输,Kerberos,（2）用户向票据授权服务器请求获得该服务的票据。 用户发送请求票据授权服务器对U验证其访问许可,返回一服务票据. 该票
4、据用票据服务器和文件服务器之间的会话密钥加密. 引入票据授权服务器的意义 可以避免用户每次访问新的服务器都要输入口令。用户只需保存第一次认证获得的票据，每次有新的请求，重用该票据直接送给票据授权服务器。 问题：该过程如何防止重放攻击的？ 即在消息截获者可能会在AS授予的票据有效期内，利用该票据。 解决方法：需要TGS服务器和用户之间的认证，因此有一个会话密钥Kc,tgs，认证符就采用会话密钥对ID,网络地址和时间加密，避免重放,Kerberos,（3）用户从文件服务器获得服务 传送票据和认证符,服务器验证票据 （同样有票据重用和认证的问题，方法同上）,Kerberos,Kerberos可以抵御
5、分布式环境下的多种攻击,网络中无口令通信-口令只存放在Kerberos服务器上 有限有效期每个票据,防止暴力密码分析 时间戳阻止重放攻击每个请求以请求时刻为标记. 相互鉴别服务器只有在拥有与票据授权服务器共享的密钥时,才能对票据解密,获取会话密钥,用来解密用户请求.同时服务器返回一个用相同的会话密钥加密且包含1+用户时间戳给用户，可以判定服务器是可信的。,Kerberos 域间认证机制,Kerberos版本5,版本4的不足与改进 环境不足与改进 加密系统依赖性，DES算法。密文被标上加密类型，可以使用任何类型加密技术。 需要使用IP地址 网络地址被标记上类型和长度，支持其他类型网络地址 消息发
6、送者使用自己选择的字节排序所有消息结构使用抽象语法表示法ASN.1和基本编码规则BER 票据有效期只有8位编码，最多21小时票据有明确开始时间和结束时间，可以任意长。 不支持认证转发（不允许将发放给客户端的证书转发给其他主机）版本5支持一个客户端访问一台服务器，并让服务器以客户端名义访问另一服务器 版本4中N个域互操作需要N2阶关系版本5支持一种较少的关系,Kerberos版本5,版本4的不足与改进 技术缺陷与改进 双重加密，消息（2）和(4)中向客户端提供的票据经过了双重加密，计算上浪费。 使用了非标准的DES加密模式传播密钥分组链接（PCBC），易受交换密钥块攻击-提供了完整的完整性机制，
7、使用标准CBC模式加密， 每个票据都包含一会话密钥，用于认证，同时可能在后来用来保护会话传输的消息，同一票据又被重用来获取一个特定服务器上的服务，存在重放会话的风险协商子会话密钥，新的访问将导致新的子会话密钥 两个版本都容易受口令攻击，由AS发给客户端的消息包含用基于客户口令的密钥加密过的内容，攻击者可以截获并尝试解密。,Kerberos版本5的交换过程,Real-用户所在域 Options-用于请求在返回票据中设置某些标志 Times-被客户端用来请求以下票据中的时间设置 from 期望请求票据的起始时间 till 期望请求票据的过期时间 Nonce一个随机数 Subkey-此次特定服务会话
8、的加密密钥 Seq#-服务器向客户端发送消息中所用序列号的起始值,Kerberos存在的问题,要求一个可信任的票据授权服务器连续可用 服务器的真实性要求在授权服务器与每一个服务器之间保持一种信任关系 要求实时传输（票据时间限制） 口令猜测返回给用户的原始票据是用用户口令加密的 不具备可扩展性密钥问题 Kerberos是一整套解决方案，不能与其他方案结合使用,基于非对称加密的密钥分配,如何信任他人公布的公钥 公钥证书 公钥+公钥所有者的ID+可信第三方签名 广泛接受的公钥证书的格式是X.509标准，被应用于IP安全 SSL SET S/MIME,问题：如何验证公钥证书？为何能防止假冒攻击？,基于
9、公钥密码的秘密密钥密钥分发,B想与A通信 使用一次性传统会话密钥Ks加密消息 E(Ks,P) 用A的公钥加密会话密钥 E(KApub,Ks) 一起发送 数字证书证实用户和公钥之间的绑定关系，包括用户名、公开密钥其他身份信息，由证书颁发机构对之的数字签名,证书结构,基于X.509的数字证书结构（ITU提出） 版本 序号 标识证书 签名算法标识（用于证书签名的算法、相关参数） 发文者 建立和签署该证书的CA的X.500名称 证书的有效期（起始时间，中止时间） 持证书人名 主体公钥信息（公钥，该公钥用于何种加密算法，相关参数） 发放者唯一标识符 主体唯一标识符 扩展 数字签字 证书所有数据散列映射后
10、 用CA私钥加密 签名算法 相关参数,证书结构,公钥证书举例,Certificate: Data: Version: 3 (0x2) Serial Number: 46 (0x2e) SignatureAlgorithm: md5WithRSAEncryption Issuer: C=CN, ST=JiangSu, L=Nanjing, O=Southeast University, OU= Cernet Northeast Network Center, CN=Certificate Authority /Email=ca_master Validity: Not Before: Oct 7
11、 01:53:38 2000 GMT Not After : Oct 7 01:53:38 2001 GMT,Subject: C=CN, ST=, L=Nanjing, O=Southeast Univesity, OU= Network Center, CN=Jian Gong/Email=jgong Subject Public Key Info: Public Key Algorithm: rsaEncryption RSA Public Key: (1024 bit) Modulus (1024 bit): 00:d9:fd:c6:68:34:0d:67:9e:95:4b:ed:c5
12、:76:05: 0c:cc:49:0e:21:a6:2c:cd:85:22:62:e4:bd:72:5d: 5e:48:65:b8:98:3b:21:b3:65:67:a8:53:cd:63:53: 23:d9:21:37:c3:93:d7:3d:0a:69:ed:da:bf:64:a4: 6c:bb:a4:4b:cf:46:f5:cc:72:74:54:0a:b6:e8:22: 70:69:ca:f7:8d:5b:25:24:bd:11:67:94:dc:97:21: ff:08:7a:50:4c:3a:ff:33:4b:5f:54:66:ea:8e:cb: f0:b3:af:96:ce:d
13、0:78:a4:51:3e:8c:f9:98:52:0a: fd:ad:cb:85:b5:45:d4:14:3f Exponent: 65537 (0x10001),X509v3 extensions: Netscape Cert Type: SSL Client Netscape CA Revocation Url: Netscape Comment: Cernet Eastern China(North) Network Center Certificate Authority Signature Algorithm: md5WithRSAEncryption 92:ad:96:f6:4e
14、:10:fa:69:3b:1b:99:61:80:1b:4a:36:49:8f: 0f:1e:d0:96:42:1e:10:13:52:34:2c:03:f8:43:bb:de:96:02: bc:2d:79:7c:54:95:95:a7:60:2e:e5:c4:09:9e:96:8c:c8:c3: 97:55:05:c8:45:5b:b8:e6:9b:87:62:91:d4:0e:f1:c5:43:93: 36:b2:d8:5d:59:f2:6b:da:95:30:a8:d6:72:98:8a:62:9f:43: e0:5e:d0:4b:d2:be:16:b3:f6:81:f7:7e:60:
15、92:24:9d:80:9d: db:ff:89:8f:36:09:df:e1:49:45:fb:db:36:04:cb:51:86:91: c2:53,RFC2822定义 基于非对称密钥体制的用来生成、管理、存储、分配和撤销数字证书的一套硬件、软件、人员、策略和过程 目的: 对公钥的认证，安全、方便高效获取公钥 PKI遵循X.509的标准 完成功能 - 为用户生成一对密钥，通过一定途径分发给用户 - 为用户签发数字证书，发给用户 - 对用户证书有效性验证 - 对用户证书管理，包括证书的公布、撤销（黑名单）证书归档 Public Key Infrastructure,公钥基础设施PKI（Pub
16、lic Key Infrastructure）,在PKI基础上的应用基础上的应用 抗抵赖 身份认证身份认证 对称密钥交换 数据加密存储,标准PKI系统结构,（1）注册机构RA 注册管理中心 认证机构与其用户或证书申请人间的交互是由被称为注册机构(RA) 的中介机构来管理；管理； 一个认证机构可能对应了多个注册机构，而且这些注册机构可能是分散的； 发放证书时，申请人需亲自到场，出具身份证明文件、交换实物标记或进行实物标记，以便于确定申请人的身份； 的身份 注册机构本身并不发放证书，但注册机构可以确认、批准或拒绝证书申请人，随后由认证机构给经过批准的申请人发放证书。 接收和验证新注册人的注册信息 代表用户生成密钥 接收和授权密钥备份和恢复请求 接收和授权证书撤销请求,PKI的组成(1),PKI的组成(2),（2）认证中心CA 证书管理中心 是证书签发机构，PKI的核心 职责 接受用户的请求接受用户的请求 (由RA负责对用户的身份信息进行验证) 用
