第十章数字签名与鉴别协议
信息论与编码技术》实验教案
信息论与编码技术实验教案第一章：信息论基础1.1 信息的概念与度量介绍信息的基本概念，信息源的随机性，信息的不确定性。
讲解信息的度量方法，如香农熵、相对熵等。
1.2 信道模型与容量介绍信道的概念，信道的传输特性，信道的噪声模型。
讲解信道的容量及其计算方法，如单符号信道、多符号信道等。
第二章：信源编码与压缩2.1 信源编码的基本概念介绍信源编码的定义、目的和方法。
讲解信源编码的基本原理，如冗余度、平均冗余度等。
2.2 压缩算法与性能评价介绍无损压缩算法，如霍夫曼编码、算术编码等。
讲解有损压缩算法，如JPEG、MP3等。
分析各种压缩算法的性能评价指标，如压缩比、重建误差等。
第三章：信道编码与错误控制3.1 信道编码的基本概念介绍信道编码的定义、目的和方法。
讲解信道编码的基本原理，如纠错码、检错码等。
3.2 常见信道编码技术介绍常用的信道编码技术，如卷积码、汉明码、奇偶校验等。
分析各种信道编码技术的性能，如误码率、编码效率等。
第四章：数字基带传输4.1 数字基带信号与基带传输介绍数字基带信号的概念，数字基带信号的传输特性。
讲解数字基带信号的传输方法，如无编码调制、编码调制等。
4.2 基带传输系统的性能分析分析基带传输系统的性能指标，如误码率、传输速率等。
讲解基带传输系统的优化方法，如滤波器设计、信号调制等。
第五章：信号检测与接收5.1 信号检测的基本概念介绍信号检测的定义、目的和方法。
讲解信号检测的基本原理，如最大后验概率准则、贝叶斯准则等。
5.2 信号接收与性能分析分析信号接收的方法，如同步接收、异步接收等。
讲解信号接收性能的评价指标，如信噪比、误码率等。
第六章：卷积编码与Viterbi算法6.1 卷积编码的基本原理介绍卷积编码的定义、结构及其多项式。
讲解卷积编码的编码过程，包括初始状态、状态转移和输出计算。
6.2 Viterbi算法及其应用介绍Viterbi算法的原理，算法的基本步骤和性能。
讲解Viterbi算法在卷积编码解码中的应用，包括路径度量和状态估计。
现代密码学第十讲身份鉴别协议(精)
31
挑战-应答身份鉴别协议
基于公钥加密的挑战-响应
单向认证：
r为随机数
双向认证：
r1, r2为随机数
32
挑战-应答身份鉴别协议
基于数字签名的挑战-响应
带时戳的单向认证：
certA,certB为公钥证书; SA,SB为私钥;
20
口令认证协议
5）一次口令（向强口令的过渡） 防止窃听和随后的口令重放（无时变参数） 解决办法：每个口令只用一次 变体：
一次口令的共享列表 顺序更新一次口令 基于单向函数的一次口令序列：
21
口令认证协议
一次口令的共享列表 用户和系统都同意一个口令列表。列表中的每一个口令只能使用一次。 首先，系统和用户都要保存一个长的口令列表。其次，如果用户不按次序使用口
6
身份鉴别的定义
身份鉴别的定义： 1、在诚实的情况下，声称者A能向验证者B
证明他确实是A； 2、在声称者A向验证者B声称他的身份后，
验证者B不能获得任何有用的信息，B也不 能模仿A向其他第三方证明他就是A。 3、任何不同于A的实体C以A的身份，让B相 信C是A的概率可忽略不计
7
身份鉴别的定义
用于实现身份识别的协议。
带随机数的单向认证：
带随机数的双向认证：
33
挑战-应答身份鉴别协议
3）基于零知识证明的挑战-应答
零知识(Zero-knowledge)(ZK)证明的起源
Alice：我知道肯德基的土豆泥的配方以及做法。 Bob：不，你不知道。 Alice：我知道。 Bob：你不知道。 Alice：我确实知道！ Bob：请你证实这一点！ Alice：好吧，我告诉你！（她悄悄地说出了土豆泥的秘方） Bob：太有趣了！现在我也知道了。我要告诉《华盛顿邮报》 Alice：啊呀！
数字签名的基本概念
数字签名的基本概念
数字签名是一种用于验证数字文档或信息的完整性、真实性和身份的技术。
它基于非对称加密算法，由两个密钥对组成：私钥和公钥。
数字签名的基本原理是，使用私钥对文档进行加密生成签名，然后使用公钥对签名进行解密验证。
这样，在验证签名的过程中，能够确定文档是否被篡改，以及签名是否来自于特定的发送者。
数字签名的过程包括以下几个步骤：
1. 发送者使用哈希函数对文档进行运算，生成摘要。
2. 发送者使用自己的私钥对摘要进行加密，生成签名。
3. 发送者将文档、签名和公钥发送给接收者。
4. 接收者使用公钥对签名进行解密，得到摘要。
5. 接收者使用相同的哈希函数对收到的文档进行运算，生成新的摘要。
6. 接收者比较步骤4和步骤5生成的摘要是否相同，以确定文档的完整性和签名的真实性。
数字签名的使用可以确保数据在传输过程中不被篡改，同时也可以验证数据的发送者身份。
这在电子商务、数字证书、电子邮件等领域得到广泛应用。
数字签名
(2)可鉴别身份。由于传统的手工签名一般是双方直接见面的，身份自可一清二楚。在络环境中，接收方必 须能够鉴别发送方所宣称的身份。
(3)防篡改(防破坏信息的完整性)。对于传统的手工签字，假如要签署一份200页的合同，是仅仅在合同末尾 签名呢？还是对每一页都签名？如果仅在合同末尾签名，对方会不会偷换其中的几页?而对于数字签名，签名与原 有文件已经形成了一个混合的整体数据，不可能被篡改，从而保证了数据的完整性。
感谢观看
1、要保护文档内容的真实性，可以添加不可见的数字签名。已签名文档的底部有“签名”按钮。 2、单击“文件”选项卡。 3、单击“信息”。 4、在“权限”下，单击“保护文档”、“保护工作簿”或“保护演示文稿”。 5、单击“添加数字签名”。 6、阅读 Word、Excel或 PowerPoint中显示的消息，然后单击“确定”。 7、在“签名”对话框中的“签署此文档的目的”框中，键入目的。 8、单击“签名”。 9、在对文件进行数字签名后，将出现“签名”按钮，并且文件会变为只读以防止修改。
实现方法
数字签名算法依靠公钥加密技术来实现的。在公钥加密技术里，每一个使用者有一对密钥：一把公钥和一把 私钥。公钥可以自由发布，但私钥则秘密保存；还有一个要求就是要让通过公钥推算出私钥的做法不可能实 现。
普通的数字签名算法包括三种算法：
1.密码生成算法；
2.标记算法；
3.验证算法。
数字签名技术大多基于哈希摘要和非对称密钥加密体制来实现。如果签名者想要对某个文件进行数字签名， 他必须首先从可信的第三方机构(数字证书认证中心CA)取得私钥和公钥，这需要用到PKI技术。
数字签名正常的结果为： C:\Documents and Settings\litiejun\??\che.exe: Verified: Signed Signing date: 16:28 2008-4-29 Publisher: n/a Description: n/a Product: n/a Version: n/a File version: n/a
网络安全实用技术答案
选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息安全技术、通信技术、应用数学、密码技术和信息论等多学科的综合性学科，是的重要组成部分。
A．信息安全学科(7)实体安全包括。
B．环境安全、设备安全和媒体安全(8)在网络安全中，常用的关键技术可以归纳为三大类。
D．预防保护、检测跟踪、响应恢复第二章：(1)加密安全机制提供了数据的______.D．保密性和完整性(2)SSI．协议是______之间实现加密传输协议。
A．传输层和应用层(3)实际应用时一般利用_____加密技术进行密钥的协商和交换．利用_____加密技术进行用户数据的加密。
B．非对称对称(4)能在物理层、链路层、网络层、传输层和应用层提供的网络安全服务是。
B．数据保密性服务(5)传输层由于可以提供真正的端到端链接，因此最适宜提供安全服务。
D．数据保密性及以上各项(6)VPN的实现技术包括。
D．身份认证及以上技术第三章：(1)网络安全保障包括信息安全策略和。
D．上述三点(2)网络安全保障体系框架的外围是。
D．上述三点(3)名字服务、事务服务、时间服务和安全性服务是提供的服务。
C．CORBA网络安全管理技术(4)一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正、动态的运作管理模式是基于风险管理理念和。
A．持续改进模式的信息安全运作模式(5)我国网络安全立法体系框架分为。
网络安全实用技术答案
选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息安全技术、通信技术、应用数学、密码技术和信息论等多学科的综合性学科，是的重要组成部分。
A．信息安全学科(7)实体安全包括。
B．环境安全、设备安全和媒体安全(8)在网络安全中，常用的关键技术可以归纳为三大类。
D．预防保护、检测跟踪、响应恢复第二章：(1)加密安全机制提供了数据的______.D．保密性和完整性(2)SSI．协议是______之间实现加密传输协议。
A．传输层和应用层(3)实际应用时一般利用_____加密技术进行密钥的协商和交换．利用_____加密技术进行用户数据的加密。
B．非对称对称(4)能在物理层、链路层、网络层、传输层和应用层提供的网络安全服务是。
B．数据保密性服务(5)传输层由于可以提供真正的端到端链接，因此最适宜提供安全服务。
D．数据保密性及以上各项(6)VPN的实现技术包括。
D．身份认证及以上技术第三章：(1)网络安全保障包括信息安全策略和。
D．上述三点(2)网络安全保障体系框架的外围是。
D．上述三点(3)名字服务、事务服务、时间服务和安全性服务是提供的服务。
C．CORBA网络安全管理技术(4)一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正、动态的运作管理模式是基于风险管理理念和。
A．持续改进模式的信息安全运作模式(5)我国网络安全立法体系框架分为。
鉴别协议北京大学计算机系信息安全研究室
CHAP (challenge-Handshake Authentication Protocol)
• 询问握手鉴别协议(CHAP)：RFC1994 – 拨号用户鉴别协议，采用提问/应答方式进 行鉴别，通过在PPP链接的双方进行一次三 次握手，完成对对方身份的鉴别
• S/key protocol主要用于防止重放攻击
鉴别协议北京大学计算机系信息安全 研究室
S/KEY协议组成
• 三个组成部分
客户端程序：为端用户提供登录程序，并在 得到服务器质询值时，获取用户私钥，并调 用口令计算器形成本次鉴别口令，然后发送 给服务器程序
口令计算器：负责产生本次口令 服务器程序：验证用户口令 • 整个过程中，用户的私钥不会暴露在网络上
鉴别协议北京大学计算机系信息安全 研究室
讨论议题
• 鉴别机制 • 口令机制 • 一次性口令机制 • 基于密码算法的鉴别 • 零知识证明协议 • 基于地址的机制 • 基于个人特征的机制 • 基于设备的鉴别
鉴别协议北京大学计算机系信息安全 研究室
强鉴别
• 强鉴别（strong authentication)：通过密码学 的询问-应答(challenge-response)协议实现的身 份鉴别，询问-应答协议的思想是一个实体向 另一个实体证明他知道有关的秘密知识，但不 向验证者提供秘密本身。这通过对一个时变的 询问提供应答来实现，应答通常依赖于实体的 秘密和询问。询问通常是一个实体选择的一个 数（随机和秘密地）。
– 真伪的证明，结果只有两个
• 识别(identification)
– 区分不同的东西
鉴别协议北京大学计算机系信息安全 研究室
讨论议题
第十章数字签名与认证协议
注：1*. 待签名的消息为一个二进制 元组,每一个都单独 签名.这个特征决定了 “一次签名” 2*.验证是简单的检查:签名结果的每一个元素是相应 公开钥元素的愿象. 例子:取单向函数f(x)=x(modp),设p=7879(素数),3为F7879的 本原元,定义f(x)=3x(mod7879) 假设Bob想签名3比特消息,他选择了6个(秘密的)随机数:
(2)Oscar先选定一个 ，使其满足： x(modp)，于是， -x(modp)，这样，他就必须计算离散对数 log(-x)=?,这自然是难处理的问题！ (3)若两者, 都被 Oscar首先选定,然后企图解出一个随机 消息x,使得x(modp)，于是Oscar利用这种方式也 不能伪造随机消息的签名。 (4) Oscar同时选择, 和x来伪造签名问题: 假设i和j是整数,0<=I<=p-2,0<=j<=p-2,且(j,p-1)=1,先完 成下列计算: ij(modp) -j-1(modp-1) x=-ij-1(modp-1) (其中j-1是用模p-1来计算的)
e1 x 1 (mod q ) e2 1 (mod q )
事实上,
e1 e2
VerK ( x, , ) 真 e1e2 (mod p) (modq)
x 1 a 1 (mod q )
(mod p)
1 ( x a )
可以证实(, )是一个消息x的有效签名:
i j
( )
i ij 1 i j
ห้องสมุดไป่ตู้
j i j j 1
(mod p)
i j
i j
(mod p)
网络安全实用技术答案
选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息安全技术、通信技术、应用数学、密码技术和信息论等多学科的综合性学科，是的重要组成部分。
A．信息安全学科(7)实体安全包括。
B．环境安全、设备安全和媒体安全(8)在网络安全中，常用的关键技术可以归纳为三大类。
D．预防保护、检测跟踪、响应恢复第二章：(1)加密安全机制提供了数据的______.D．保密性和完整性(2)SSI．协议是______之间实现加密传输协议。
A．传输层和应用层(3)实际应用时一般利用_____加密技术进行密钥的协商和交换．利用_____加密技术进行用户数据的加密。
B．非对称对称(4)能在物理层、链路层、网络层、传输层和应用层提供的网络安全服务是。
B．数据保密性服务(5)传输层由于可以提供真正的端到端链接，因此最适宜提供安全服务。
D．数据保密性及以上各项(6)VPN的实现技术包括。
D．身份认证及以上技术第三章：(1)网络安全保障包括信息安全策略和。
D．上述三点(2)网络安全保障体系框架的外围是。
D．上述三点(3)名字服务、事务服务、时间服务和安全性服务是提供的服务。
C．CORBA网络安全管理技术(4)一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正、动态的运作管理模式是基于风险管理理念和。
A．持续改进模式的信息安全运作模式(5)我国网络安全立法体系框架分为。
第10章 数字签名与鉴别协议
1. 2.
1. 2.
1. 数字签名
• 需仲裁的数字签名 方案示例讨论
方案(a)和(b)存在的问题 1. X必须确信A不会泄露Kxa，也不会产生虚假的签名。(仲裁能和 收方结成联盟来伪造发方的签名。) 2. Y必须确信A只有在散列码正确且确是X签名的情况下才发送。 (仲裁能和发方结成联盟来否认一个签名报文 。) 3. 双方必须确信A能公平地解决争端。(仲裁作用。) 方案(c)的优点 1. 通信前各方没有共享任何信息，可防止结盟欺骗的发生。 2. 假定KRa是安全的，即使KRx已不安全，日期不对的报文不会 被发送。 3. 从X发给Y的报文内容对A和其他任何人都是保密的。
M
KRa H E
||
EKRa[H(M)] D (c)散列及公开密钥加密：鉴别和签名 H M KUa D 比较
M
KRa H E
||
E
D K
K
EK[M||EKRa[H(M)]] EKRa[H(M)] (d)散列及公开密钥加密：保密、鉴别和签名
1. 数字签名
• 直接数字签名 方案弱点
方案的有效性依赖于发方私有密钥的安全性。
2. 鉴别协议
• 相互鉴别
相互鉴别的常规加密改进方案建立新会话的方案 1. A → B：EKb[IDA || Ks || Tb], N’a 2. B → A： N’b, EKa[N’a] 3. A → B：EKa[N’b] 建立新会话的方案的安全保障 – 信任状的过期时间Tb验证报文中的票据没有过期。 – 新产生的现时N’a和N’b将向每方保证这不是重放攻击。
1. 数字签名
•
– – – – –
密码学上对数字签名的需求：
签名必须是依赖于要签名报文的比特模式。 签名必须使用对发送者来说是惟一的信息，以防伪造和抵赖。 数字签名的产生必须相对简单。 数字签名的识别和证实必须相对简单。 伪造一个数字签名在计算上是不可行的，无论是通过对已有的 数字签名来构造新报文，还是对给定的报文构造一个虚假的数 字签名。 保留一个数字签名的备份在存储上是现实可行的。
2022年信息安全试题答案题库
题库一、选择1. 密码学旳目旳是（C）。
A. 研究数据加密B. 研究数据解密C. 研究数据保密D. 研究信息安全2. 从袭击方式辨别袭击类型，可分为被动袭击和积极袭击。
被动袭击难以（C），然而（C）这些袭击是可行旳；积极袭击难以（C），然而（C）这些袭击是可行旳。
A. 制止,检测,制止,检测B. 检测,制止,检测,制止C. 检测,制止,制止,检测D. 上面3项都不是3. 数据保密性安全服务旳基本是（D）。
A. 数据完整性机制B. 数字签名机制C. 访问控制机制D. 加密机制4. 数字签名要预先使用单向Hash函数进行解决旳因素是（C）。
A. 多一道加密工序使密文更难破译B. 提高密文旳计算速度C. 缩小签名密文旳长度，加快数字签名和验证签名旳运算速度D. 保证密文能对旳还原成明文5. 基于通信双方共同拥有旳但是不为别人懂得旳秘密，运用计算机强大旳计算能力，以该秘密作为加密和解密旳密钥旳认证是（C）。
A. 公钥认证B. 零知识认证C. 共享密钥认证D. 口令认证6. 为了简化管理，一般对访问者（A），以避免访问控制表过于庞大。
A. 分类组织成组B. 严格限制数量C. 按访问时间排序，删除长期没有访问旳顾客D. 不作任何限制7. PKI管理对象不涉及（A）。
A. ID和口令B. 证书C. 密钥D. 证书撤销8. 下面不属于PKI构成部分旳是（D）。
A. 证书主体B. 使用证书旳应用和系统C. 证书权威机构D. AS9. IKE协商旳第一阶段可以采用（C）。
A. 主模式、迅速模式B. 迅速模式、积极模式C. 主模式、积极模式D. 新组模式10．AH合同和ESP合同有（A）种工作模式。
A. 二B. 三C. 四D. 五11. （C）属于Web中使用旳安全合同。
A. PEM、SSLB. S-HTTP、S/MIMEC. SSL、S-HTTPD. S/MIME、SSL12. 包过滤型防火墙原理上是基于（C）进行分析旳技术。
网络安全实用技术答案
网络安全实用技术答案选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息安全技术、通信技术、应用数学、密码技术和信息论等多学科的综合性学科，是的重要组成部分。
A．信息安全学科(7)实体安全包括。
B．环境安全、设备安全和媒体安全(8)在网络安全中，常用的关键技术可以归纳为三大类。
D．预防保护、检测跟踪、响应恢复第二章：(1)加密安全机制提供了数据的______.D．保密性和完整性(2)SSI．协议是______之间实现加密传输协议。
A．传输层和应用层(3)实际应用时一般利用_____加密技术进行密钥的协商和交换．利用_____加密技术进行用户数据的加密。
B．非对称对称(4)能在物理层、链路层、网络层、传输层和应用层提供的网络安全服务是。
B．数据保密性服务(5)传输层由于可以提供真正的端到端链接，因此最适宜提供安全服务。
D．数据保密性及以上各项(6)VPN的实现技术包括。
D．身份认证及以上技术第三章：(1)网络安全保障包括信息安全策略和。
D．上述三点(2)网络安全保障体系框架的外围是。
D．上述三点(3)名字服务、事务服务、时间服务和安全性服务是提供的服务。
C．CORBA网络安全管理技术(4)一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正、动态的运作管理模式是基于风险管理理念和。
A．持续改进模式的信息安全运作模式(5)我国网络安全立法体系框架分为。
数字签名与认证协议
(b) 单密钥加密方式，仲裁者不可以看见消息 (1) AS： IDA || EKAB[M]||EKAS[IDA|| H(EKAB[M])] (2) SB：EKSB[IDA||EKAB[M] || EKAS[IDA|| H(EKAB[M])] || T]
数字签名与认证协议
Digital Signature And Authentication Protocols
数字签名
❖ 传统签名的基本特点:
能与被签的文件在物理上不可分割 签名者不能否认自己的签名 签名不能被伪造 容易被验证
❖ 数字签名是传统签名的数字化,基本要求:
能与所签文件“绑定” 签名者不能否认自己的签名 签名不能被伪造 容易被验证
认证方式
❖ 两方通讯
一方发起通讯，另一方应答 双向(mutual authentication)和单向认证(one-way
authentication)
❖ 有第三方介入的认证
第三方为可信任方，KDC
❖ 在线和离线 ❖ 其他情形
多方认证 跨域认证
认证协议：设计一个协议(一)
❖ 假设A和B要进行通讯，A和B有一个共享的密钥Kab,如 何利用这个密钥进行认证，并且商定一个会话密钥Ks
❖ 身份认证
依据
❖ 所知：口令、密钥，等 ❖ 所有：身份证、智能卡，等 ❖ 物理标识：指纹、笔迹、虹膜、DNA，等
基于口令
❖ 证明是否知道口令 ❖ 口令的强度
❖ 双方认证 (mutual authentication)和单向认证 (one-way authentication)
目的：分发密钥、签名有效性，……
被发送； 3、从A发送给B的消息的内容对S和任何其他人是保密的。
第十章数字签名与鉴别协议
2）另一种方法常规加密算法也提供了鉴别。但 有两个问题，一是不容易进行常规密钥的分 发，二是接收方没有办法使第三方相信该报 文就是从发送方送来的，而不是接收方自己 伪造的。
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10.2.2 相互鉴别 利用常规加密方法进行相互鉴别不得不从 Needham—Schroeder协议谈起，它采用了常规 加密体制和密钥分配中心KDC技术。 尽管这个协议本身存在一定的安全漏洞，但 是后来发展的很多鉴别协议都是在Needham— Schroeder协议的基础上扩展而成的。
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10.1 数字签名原理
当通信双方发生了下列情况时，数字签名技 术必须能够解决引发的争端： • 否认，发送方不承认自己发送过某一报文。 • 伪造，接收方自己伪造一份报文，并声称它来 自发送方。 • 冒充，网络上的某个用户冒充另一个用户接收 或发送报文。 • 篡改，接收方对收到的信息进行篡改。
1）在该协议中，通信各方与KDC共享一个主密钥生短期通信所需的会话密 钥，并通过主密钥来保护这些密钥的分发。 Needham—Schroeder协议步骤：
（1）AKDC:（IDa，IDb，Ra）。 通信方A将由自己的名字IDa，通信方B的名字 IDb和随机数Ra组成的报文传给KDC。
——会话密钥分配和双向认证
尽管Needham—Schroeder协议已经考虑了重放 攻击，但是设计一个完美的没有漏洞的鉴别协议往 往是很困难的。 让我们考虑一下这种情况：如果一个对手已经获 得了一个旧的会话密钥，那么在第(3)步中就可冒充 通信方A向通信方B发送一个旧密钥的重放报文，而 此时通信方B无法确定这是一个报文的重放……
10.2.3 单向鉴别 第一个需求是电子邮件报文的首部必须是明 文的，以便报文能被SMTP处理，而邮件报文内 容应该加密。 第二个需求是鉴别。典型的是，收方想得到 某种保证，即该报文确实是来自被认为的发方。
鉴别技术和数字签名
方法一：报文加密实现鉴别
又分为两种： 1）采用对称加密机制（教材叫常规加密） 实现 2）采用公钥加密机制
用加密的方法实现鉴别的不足之处：
1）为了鉴别而加密整个报文不够方便 -加密整个报文是一个浪费； -公钥加密速度太慢，加密整个报文不 太现实。 2）鉴别和加密应该分离，这样才能有灵活 性，因为有时只需要鉴别而不需加密。 如：公开信、公告、公证等。
散列算法
散列函数简介 目前已研制出许多散列函数，使用 比较广泛的有MD5和SHA等算法。
MD5是由设计RSA公钥密码算法的三位发明人（Rivest, Shamir, Adleman）中的Rivest所设计和发展的。MD5可以将任意长度的文 件、信息转换输出为128bit的散列值。 MD5由Rivest发展于1991 年，是MD4的加强安全版，比MD4复杂，相对比MD4慢。
方法二：采用MAC
什么是消息鉴别码MAC（Message Authentication Code）： 就是用一个密钥产生一个短小的定长数据分组， 由函数C生成： MAC=CK（M） 其中，M是变长的报文，K是仅收发双方共 享的密钥，CK（M）是定长的鉴别符。
MAC如何使用
K M M M
MAC算法
密码学领域重大发现
-山东大学王小云教授成功破解 MD5
关键词
碰撞 ＝漏洞 ＝别人可以伪造和冒用数字签名。
Hash函数与数字签名（数字手印）
HASH函数，又称杂凑函数，是在信息安 全领域有广泛和重要应用的密码算法， 它有一种类似于指纹的应用。在网络安 全协议中，杂凑函数用来处理电子签名， 将冗长的签名文件压缩为一段独特的数 字信息，像指纹鉴别身份一样保证原来 数字签名文件的合法性和安全性。
（注意定义中没有使用密钥）
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• N-S的密钥分配和相互鉴别过程 • 为什么说CA相对KDC来说不容易形成瓶颈？
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2020/7/2
10.1 数字签名原理
当通信双方发生了下列情况时，数字签名技 术必须能够解决引发的争端：
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2020/7/2
2020/7/2
10.2.2 相互鉴别பைடு நூலகம்利用常规加密方法进行相互鉴别不得不从
Needham—Schroeder协议谈起，它采用了常规 加密体制和密钥分配中心KDC技术。
尽管这个协议本身存在一定的安全漏洞，但 是后来发展的很多鉴别协议都是在Needham— Schroeder协议的基础上扩展而成的。
1）首先生成一个代表你的报文的简短的、独特 的报文摘要；
2）其次用发送方的私钥加密这个摘要，作为发 送方对该报文的数字签名。
2020/7/2
数字签名流程：
(1) 采用散列算法对原始报文进行运算，得到一 个固定长度的数字串，称为报文摘要(Message Digest)，保证了报文的不可更改性。
(2) 发送方用目己的私有密钥对摘要进行加密来 形成数字签名。
(3) 这个数字签名将作为报文的附件和报文一起 发送给接收方。
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(4) 接收方首先对接收到的原始报文用同样的算 法计算出新的报文摘要， 再用发送方的公开密钥对报文附件的数字签 名进行解密， 比较两个报文摘要，如果值相同，接收方就 能确认该数字签名是发送方的，否则就认为 收到的报文是伪造的或者中途被篡改。
1）这个方案会遭到重放攻击。 2）如果在报文中加入时间戳，由于电子邮件潜
在的时延，时间戳的作用非常有限。
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公开密钥加密方法适合电子邮件，如果发方 和收方都知道对方的公开密钥，则可以同时提 供机密性和鉴别。
AB: EKUb ( M, EKRa ( H( M ) ) ) AB: EKUb (Ks)，EKs ( M, EKRa ( H( M ) ) )
IDb和随机数Ra组成的报文传给KDC。
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（2）KDCA: EKa(Ra, IDb, Ks, EKb(Ks, IDa))。 KDC产生一随机会话密钥Ks ，用Kb对Ks和通信
方A名字加密。然后用Ka对通信方A的随机值、通 信方B的名字、会话密钥Ks和已加密的报文进行加 密，最后将它传送给通信方A。
（5）AB: EKs(Rb-1)。 通信方A用Ks将报文解密，产生Rb-1并用Ks对它
加密，然后将报文发回给通信方B。
（6）通信方B用Ks对信息解密，并验证它是Rb-1。
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——会话密钥分配和双向认证
尽管Needham—Schroeder协议已经考虑了重放 攻击，但是设计一个完美的没有漏洞的鉴别协议往 往是很困难的。
让我们考虑一下这种情况：如果一个对手已经获 得了一个旧的会话密钥，那么在第(3)步中就可冒充 通信方A向通信方B发送一个旧密钥的重放报文，而
此时通信方B无法确定这是一个报文的重放……
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Denning对Needham—schroeder协议进行了修 改，防止这种情况下的重放攻击，其过程如下： （1）AKDC:（IDa，IDb）。 （2）KDCA: EKa(T, IDb, Ks, EKb(T, Ks, IDa))。 （3）AB: EKb(T, Ks, IDa)。 （4）BA: EKs(Rb)。 （5）AB: EKs(Rb-1)。
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1）在该协议中，通信各方与KDC共享一个主密钥 ，它已通过其他安全渠道传送完成。
2）KDC为通信的双方产生短期通信所需的会话密 钥，并通过主密钥来保护这些密钥的分发。
Needham—Schroeder协议步骤：
（1）AKDC:（IDa，IDb，Ra）。 通信方A将由自己的名字IDa，通信方B的名字
• 否认，发送方不承认自己发送过某一报文。 • 伪造，接收方自己伪造一份报文，并声称它来
自发送方。 • 冒充，网络上的某个用户冒充另一个用户接收
或发送报文。 • 篡改，接收方对收到的信息进行篡改。
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10.1.1-2 数字签名原理和流程 公开密钥算法对信息直接加密（作为数字签
名）非常耗时，因此：
（3）AB: EKb(Ks, IDa)。 通信方A将报文解密并提取Ks。他确认Ra与他
在第(1)步中发送给KDC的一样。然后他将KDC 用Kb加密的报文转发给通信方B。
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（4）BA: EKs(Rb)。 通信方B对报文解密并提取Ks，然后产生另一随
机数Rb。他使用Ks加密它并发送给通信方A。
第十章 数字签名与鉴别协议
10.1 数字签名原理 10.2 鉴别协议 10.3 数字签名标准 本章重点和复习要点
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本章重点和复习要点
• 通信方A、B的主密钥如何进行安全分配；通 信方A和B共享的对话密钥如何进行安全分配
• D-H中有无KDC？D-H是对称加密算法还是公 开加密算法？K是对称加密密钥还是公开加密 密钥？该方案有无鉴别通信双方的功能，所以 容易遭受什么攻击？
时间戳T向A和B确保该会话密钥是刚产生的。
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10.2.3 单向鉴别 第一个需求是电子邮件报文的首部必须是明
文的，以便报文能被SMTP处理，而邮件报文内 容应该加密。
第二个需求是鉴别。典型的是，收方想得到 某种保证，即该报文确实是来自被认为的发方。
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基于常规加密方法的方案实现鉴别： （1）AKDC:（IDa，IDb, Ra）。 （2）KDCA: EKa(IDb, Ks, Ra, EKb(Ks, Da))。 （3）AB: EKb(Ks, IDa) EKs(M)。
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10.2 鉴别协议 10.2.1 报文鉴别
1）一种方法是发送方用自己的私钥对报文签名 ，签名足以使任何人相信报文是可信的。
2）另一种方法常规加密算法也提供了鉴别。但 有两个问题，一是不容易进行常规密钥的分 发，二是接收方没有办法使第三方相信该报 文就是从发送方送来的，而不是接收方自己 伪造的。