04-密钥分配与管理
密钥管理内容详解
密钥管理现代密码学的一个基本原则是：一切秘密寓于密钥之中。
加密算法可以公开，密码设备可以丢失，如果密钥丢失则敌手就可以完全破译信息。
另外，窃取密钥的途径比破译密码算法的代价要小得多，在网络攻击的许多事件中，密钥的安全管理是攻击的一个主要环节。
因此，为提高系统的安全性必须加强密钥管理。
密钥管理是一项综合性的技术。
密钥的安全保护是系统安全的一个方面。
密钥管理包括密钥的生成、分发、存储、销毁、使用等一系列过程。
关于密码管理需要考虑的环节包括：（1）密钥生成密钥长度应该足够长。
一般来说，密钥长度越大，对应的密钥空间就越大，攻击者使用穷举猜测密码的难度就越大。
选择好密钥，避免弱密钥。
由自动处理设备生成的随机的比特串是好密钥，选择密钥时，应该避免选择一个弱密钥。
对公钥密码体制来说，密钥生成更加困难，因为密钥必须满足某些数学特征。
ANSI X9.17标准规定了一种密钥生成方法。
设E k（X）表示用密钥K对X进行三重DES 加密。
K是为密钥产生器保留的一个特殊密钥。
V 0是一个秘密的64比特种子，T是一个时间戳。
欲产生随机密钥Ri，计算：R i= E k (E k (T i)⊕Vi)欲产生Vi+1 ，计算：Vi+1=E k (E k (T i)⊕R i)要把R i转换为DES密钥，只要调整每一个字节第8位奇偶性，产生一对密钥后再串接起来可得到一个128比特的密钥。
（2）密钥分发采用对称加密算法进行保密通信，需要共享同一密钥。
通常是系统中的一个成员先选择一个秘密密钥，然后将它传送另一个成员或别的成员。
X9.17标准描述了两种密钥：密钥加密密钥和数据密钥。
密钥加密密钥加密其它需要分发的密钥；而数据密钥只对信息流进行加密。
密钥加密密钥一般通过手工分发。
为增强保密性，也可以将密钥分成许多不同的部分然后用不同的信道发送出去。
对于大型网络，每对用户必须交换密钥，n个人的网络总的交换次数为n（n-1）/2，这种情况下，通常建造一个密钥分发中心负责密钥的管理。
密钥管理技术
¾过期状态：密钥不再使用，所有的密钥记录已被删除。
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密钥的生命周期
生成 存储
建立
使用 备份/恢复 更新 存档/撤销/销毁
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密钥的生成
密钥的大小与产生机制直接影响密码系统的安全，所以， 对于一个密码体制，如何产生好的密钥是很关键的，密钥 生成是密钥生命周期的基础阶段。 密钥的生成一般首先通过密钥生成器借助于某种噪声源产 生具有较好统计分析特性的序列，以保障生成密钥的随机 性和不可预测性，然后再对这些序列进行各种随机性检验 以确保其具有较好的密码特性。 用户可以自己生成所需的密钥，也可以从可信中心或密钥 管理中心申请，密钥长度要适中，但要能够抵御穷举攻击。 不同的密码体制或密钥类型，其密钥的具体生成方法一般 是不相同的，与相应的密码体制或标准相联系。
密钥恢复措施需要考虑恢复密钥的效率问题，能在故障 发生后及时恢复密钥。
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密钥的更新
以下情况需要进行更新：
¾密钥有效期结束； ¾已知或怀疑密钥已泄漏； ¾通信成员中有人提出更新密钥。
更新密钥应不影响信息系统的正常使用，密钥注入必须在 安全环境下进行并避免外漏。现用密钥和新密钥同时存在时应 处于同等的安全保护水平下。更换下来的密钥一般情况下应避 免再次使用，除将用于归档的密钥及时采取有效的保护措施以 外应及时进行销毁处理。密钥更新可以通过再生密钥取代原有 密钥的方式来实现。
¾ 密钥应有足够的长度
密码安全的一个必要条件是 密钥有足够的长度。
¾密钥体制不同，密钥管理也不相同
由于传统密码体制与公开密钥密码体制是性质不同的 两种密码，因此它们在密钥管理方面有很大的不同。
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密钥的层次结构 对应于层次化密钥结构中 的最高层次，它是对密钥 加密密钥进行加密的密钥， 主密钥应受到严格的保护。
密钥安全管理制度
密钥安全管理制度密钥安全管理制度第一章总则第一条为加强我省居民健康卡密钥管理,规范技术操作与工作流程，确保居民健康卡制作、发行、应用安全，根据国家卫生计生委《居民健康卡密钥管理办法》，制定本办法。
第二条河北省卫生计生委负责制定全省居民健康卡密钥管理总体规划并建立省密钥管理中心。
省密钥管理中心设在河北省卫生信息中心，负责居民健康卡省级密钥管理系统日常运行和维护工作。
第二章密钥类型第三条河北省居民健康卡对称密钥采用“两级建设三级分散”机制生成。
由国家卫生计生委居民健康卡管理中心（以下简称国家中心）生成根密钥，通过分散机制逐级下发至省密钥管理中心，直至居民健康卡和终端SAM卡。
第四条河北省居民健康卡使用的SAM卡由国家卫生计生委制作发放，并写入“发卡机构公钥证书”。
第五条河北省居民健康卡系统使用的密钥有以下几种类型：(一) 非对称密钥，包括国家卫生计生委一级根密钥和SAM卡签名密钥。
(二) 卡片管理类密钥，包括居民健康卡主控密钥、居民健康卡维护密钥、SAM卡主控密钥及SAM卡维护密钥。
(三) 应用管理类密钥，包括居民健康卡全国应用主控密钥、居民健康卡全国应用维护密钥。
第三章职责与人员组成第六条省密钥管理中心职责：（一）负责全省密钥的管理，并向国家中心申请和接收本省居民健康卡省级根密钥。
（二）采用批量方式向国家中心申请发放SAM卡，并负责本省SAM卡的安全分发和安全管理。
（三）负责为全省居民健康卡个人化提供下级根密钥发放服务。
（四）负责全省密钥管理系统的安全督导和培训工作。
（五）负责国家卫生计生委下发的密钥卡片、设备及全省密钥管理相关密钥、设备的安全保管工作。
第七条人员组成和职责：省密钥管理中心设置密钥主管、密钥管-理-员，密钥保管岗位。
各岗位之间按照工作机制既相互配合，又要互相牵制。
密钥主管主要负责省密钥管理中心的管理协调工作，负责制定密钥管理工作规划和应急措施及工作机制等制度规定。
密钥管-理-员负责进行日常系统运行维护、密钥管理和发卡操作，并保存日常使用到的密钥（卡）和设备。
密钥管理
EKE(KS) A B 求出KS
（2）明传密用
生成R R A
计算KS=EKE(R) 计算KS=EKE(R)
B
二、密钥分配基本技术
（3）密钥合成
生成R1 A 求出 R2 KS R1 R2 EKE(R2)
EKE(R1)
B
生成R2
求出R1
KS R1 R2
这里“”表示某种合成算法，一般采用的是杂凑函数。
c ,tg s
二、密钥分配基本技术
（2）会话密钥（Session Key） 在一次通话或交换数据时使用的密钥。通 常与基本密钥相结合对消息进行加密，且一报 一换。
一、密钥管理概述
（3）密钥加密密钥（Key Encrypting Key）
对会话密钥进行加密保护的密钥。又称辅助
（二级）密钥(Secondary Key)或密钥传送密钥
(key Transport key)。
目标：为用户建立用于相互间保密通信的密钥。 密钥分配要解决安全问题和效率问题。如果不 能确保安全，则使用密码的各方得到的密钥就不能 使用；如果不能将密钥及时送达，将不能对用户信 息系统使用密码进行及时的保障。
一、密钥管理概述
密钥分配手段包括人工分配和技术分配。 人工分配是通过可靠的人员来完成密钥的 分配。又称线外式分配 。 技术分配是利用密码技术来完成密钥的分 配。又称自动分配、在线分配或线内式分配。
c ,tg s
二、密钥分配基本技术
EKtg s ：用AS与TGS共享的密钥加密， 防止被篡改
Kc,tgs：TGS可理解的会话密钥副本，用于脱密身份 验证码Arc,tgs，从而验证票据 IDc ：指明该票据的合法拥有者 ADc ：防止在另一台工作站上使用该票据的人不是 票据的初始申请者 IDtgs ：使服务器确信脱密正确 TS2： 通知TGS此票据发出的时间 Lifetime2：防止过期的票据重放
密钥管理系统 使用手册
密钥管理系统使用手册（最新版）目录1.密钥管理系统概述2.密钥管理系统的功能3.密钥管理系统的使用方法4.密钥管理系统的安全性保障5.密钥管理系统的维护与升级正文一、密钥管理系统概述密钥管理系统是一款用于管理加密密钥的软件工具，旨在保障用户数据的安全性。
通过使用加密技术，可以确保数据在传输和存储过程中的机密性。
密钥管理系统具有生成、存储、管理和分发密钥的功能，为用户提供了一个安全可靠的加密解决方案。
二、密钥管理系统的功能1.生成密钥：密钥管理系统能够根据用户需求生成不同类型的加密密钥，如对称密钥、非对称密钥等。
2.存储密钥：系统提供安全的密钥存储环境，防止密钥泄露，确保数据安全。
3.管理密钥：用户可以通过系统对密钥进行添加、删除、修改等操作，实现对密钥的全方位管理。
4.分发密钥：系统支持多种密钥分发方式，如手动分发、自动分发等，方便用户在不同场景下使用。
三、密钥管理系统的使用方法1.安装与配置：用户需先下载并安装密钥管理系统，根据系统提示进行配置，如设置密钥存储路径、加密算法等。
2.创建密钥：在系统中创建所需的加密密钥，根据需求选择密钥类型和长度。
3.管理密钥：对生成的密钥进行添加、删除、修改等操作。
4.分发密钥：将生成的密钥分发给对应的用户或设备，实现数据加密传输。
四、密钥管理系统的安全性保障1.数据加密：系统采用先进的加密算法，确保数据在传输和存储过程中的安全性。
2.密钥备份：用户可以对生成的密钥进行备份，以防止密钥丢失或损坏。
3.访问权限控制：系统支持设置访问权限，只有授权用户才能访问和操作密钥。
五、密钥管理系统的维护与升级1.定期更新：为了保障系统的安全性和稳定性，建议用户定期更新系统版本。
2.技术支持：用户在使用过程中遇到问题，可以联系系统提供商寻求技术支持。
通过以上介绍，我们可以看出密钥管理系统在保障数据安全方面具有重要作用。
密钥管理内容
密钥管理内容密钥管理是信息安全中至关重要的一环，它涉及到对密钥的生成、分发、存储、更新和注销等一系列操作。
一个安全可靠的密钥管理系统能够有效地保护机密信息的安全性，防止密钥被泄露或滥用，从而保证整个系统的安全性。
密钥的生成是密钥管理的首要步骤。
在生成密钥时，需要使用安全的随机数生成算法，确保生成的密钥具有足够的随机性和复杂性，从而提高密钥的安全性。
同时，为了防止密钥生成过程中的信息泄露，应采用物理隔离和安全保密措施，确保生成的密钥只有授权人员能够访问。
密钥的分发是密钥管理的重要环节。
在分发密钥时，需要确保密钥的安全传输。
一种常用的方式是使用加密通信渠道，如使用安全的传输协议（如SSH）进行密钥的传输。
此外，还可以使用数字证书和公钥加密等技术来验证密钥的合法性和完整性，确保密钥在传输过程中不被篡改。
接下来是密钥的存储与保护。
密钥的存储需要采用安全可靠的方式，防止密钥被未授权的人员获取。
可以使用硬件安全模块（HSM）等专用设备来存储密钥，这些设备有严格的访问控制机制，可以防止密钥被非法访问。
此外，还可以采用密钥分割和分散存储等技术，将密钥拆分成多个部分并分别存储，增加密钥泄露的难度。
在密钥的使用过程中，需要定期更新密钥，以增加密钥的安全性。
密钥的更新可以采用定期更换密钥的方式，也可以使用密钥衍生和派生技术，通过对现有密钥进行变换生成新的密钥。
同时，还需要建立完善的密钥更新和轮换策略，确保密钥的更新过程安全可控。
最后是密钥的注销与销毁。
当密钥不再使用时，需要及时注销和销毁密钥，防止被恶意使用。
在密钥注销过程中，需要确保密钥的注销信息被正确记录，并从相关系统和设备中删除密钥的存储信息。
对于硬件设备中的密钥，还需要进行物理销毁，以防止被恢复和使用。
密钥管理是信息安全中不可忽视的重要环节。
一个安全可靠的密钥管理系统能够有效保护机密信息的安全性，防止密钥被泄露或滥用，从而保证整个系统的安全性。
通过合理的密钥生成、分发、存储、更新和注销等措施，可以确保密钥的安全可控，为信息安全提供坚实保障。
密钥分配与密钥管理课件
异常情况处理机制
密钥泄露处理
一旦发现密钥泄露，立即启动应急响 应机制，撤销泄露密钥，重新分发新 密钥，并对泄露原因进行调查和处理 。
密钥失效处理
备份与恢复
定期备份密钥，并制定详细的密钥恢 复方案，以防意外情况导致密钥丢失 。
当密钥过期或因其他原因失效时，及 时通知相关用户更新或重新申请密钥 ，确保业务正常运行。
持续改进方向和目标设定
改进方向
根据风险评估结果，确定需要改进的方面，如加强密钥管理、完善审计机制等。
目标设定
明确改进的具体目标，如提高密钥的安全性、降低密钥泄露风险等。
效果评估及反馈机制
效果评估
定期对改进措施的效果进行评估，包括安全 风险发生的频率、影响程度等。
反馈机制
建立用户反馈渠道，收集用户对改进措施的 意见和建议，以便及时调整和优化。
非对称加密算法原理及实践
原理
采用公钥和私钥进行加密和解密操作，其中公钥用于加密，私钥用于解密，常见 算法包括RSA、ECC等。
实践
在通信双方未共享密钥的情况下，使用非对称加密算法进行安全通信。发送方使 用接收方的公钥加密信息，接收方使用自己的私钥解密信息。
数字签名技术应用场景
数据完整性验证
发送方使用自己的私钥对信息进行数 字签名，接收方使用发送方的公钥验 证签名的有效性，确保信息在传输过 程中未被篡改。
时效性保障
设定密钥有效期限，过期 密钥自动失效，确保密钥 在有效期内使用。
更新周期确定和执行
更新周期确定
根据密钥使用频率、重要性和安 全需求，制定合理的密钥更新周
期，如季度、半年或一年等。
定期提醒
设置定期提醒机制，提醒用户及时 更新密钥，确保密钥持续有效。
第三讲密钥分配与托管技术
Chen Tieming Software Engineering College, Zhejiang Univ. of Tech.,Hangzhou Email: tmchen@
信息安全基础 之
密钥分配与托管
1.密钥的相关概念 1.密钥的相关概念 2.密钥管理问题 2.密钥管理问题 3.密钥分配技术 3.密钥分配技术 4.密钥托管技术 4.密钥托管技术
密钥管理问题
分配与传递 密钥的分配是指产生并使使用者获得一个密钥 的过程；密钥的传递分集中传送 分散传送两 集中传送和 的过程；密钥的传递分集中传送和分散传送两 集中传送是指将密钥整体传送， 类。集中传送是指将密钥整体传送，这时需要 使用主密钥来保护会话密钥的传递， 使用主密钥来保护会话密钥的传递，并通过安 全渠道传递主密钥。 全渠道传递主密钥。分散传送是指将密钥分解 成多个部分，用秘密分享的方法传递， 成多个部分，用秘密分享的方法传递，只要有 部分到达就可以恢复，这种方法适用于在不安 部分到达就可以恢复， 全的信道中传输。 全的信道中传输。
密钥管理问题
密钥生成
密钥的生成与所使用的算ຫໍສະໝຸດ 有关。如果 密钥的生成与所使用的算法有关。 生成的密钥强度不一致， 生成的密钥强度不一致，则称该算法构 成的是非线性密钥空间， 成的是非线性密钥空间，否则称为是线 性密钥空间。 性密钥空间。
密钥生成
ANSI的X9.17定义了一种线性密钥空间的密钥生成方法 令k为主密钥，v0为64位的随机种子，T为时间戳，生成 的密钥记为Ri，Ek为任意的加密算法，则 Ri = Ek(Ek(Ti)⊕vi)；vi+1 = Ek(Ti⊕Ri) 生成的Ri为64位，去掉校验位，则为标准的DES密钥。 非线性密钥空间中的密钥生成算法 将密钥分成两部分：k和Ek (Str)，Ek (Str)构成秘密预定 义串；使用时先用k解密这个串，若正确，则正常使用k ，否则强行启动另一个弱化了的加密算法。
密钥管理与分配技术
第四章 密钥管理与分配技术
10*
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4.1 密钥管理旳内容
4.1.5 密钥旳存储
密钥在多数时间处于静态，所以对密钥旳保存是密 钥管理主要内容。密钥能够作为一种整体进行保存，也 可化为部分进行保存。 密钥旳硬件存储 使用门限方案旳密钥保存 公钥在公用媒体中存储
第四章 密钥管理与分配技术
11*
56 bit 56-64 bit
64 bit 128 bit 128 bit 128 bit 128 bit ≥128 bit
第四章 密钥管理与分配技术
6*
12/13/2
4.1 密钥管理旳内容
4.1.2密钥旳生成
2.好密钥特征
真正随机、等概；
预防使用特定算法旳弱密钥；
双钥系统旳密钥更难产生，因为必须满足一定旳数学关系 ；
4.2.1 基本措施
2.网内分配密钥方式 网内分配方式是利用密码技术自动分配密钥方式。它
又可分为两种： 一种是在顾客之间直接分配密钥，即一种通信主体可向 另一种通信主体传送在一次对话中要使用旳会话密钥。 另一种是设置一种密钥分配中心（KDC-Key Distribute Center），经过KDC来分配密钥，这种措施使用得较多。
第四章 密钥管理与分配技术
3*
12/13/2
4.1 密钥管理旳内容
4.1.1 密钥旳种类
密钥旳种类多而繁杂，从一般通信网络旳应用来看可 分为如下几种： 基本密钥 会话密钥 密钥加密密钥 主机主密钥
第四章 密钥管理与分配技术
4*
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4.1 密钥管理旳内容
4.1.1 密钥旳种类
会话密钥KS 基本密钥 KP
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集中的密钥管理和自动密钥分发系统
摘要随着社会对安全存储和传输数据需求的迅猛增长，密码技术应用也在快速的发展。
越来越多的敏感数据需要在开放网络上传输，密码技术提供了一种安全的满足各种应用需求的途径。
通过数据加密技术、防篡改的数字签名、数字身份认证等来保护需要存储和传输的敏感数据。
本文描述了一个为大量网络上的密码应用节点提供密码密钥服务的集中的密钥管理和自动密钥分发系统。
1 概述目前密码应用节点多样性以及各种企业级应用的规模庞大，呈现了以下四个普遍的需求：（1）为所有应用无缝整合提供标准的密码API和开发包。
（2）密钥的自动分发及密钥可恢复。
（3）密钥的集中管理、策略的实施和安全审计。
（4）能够应对各种密码应用节点的硬件和操作系统的变化。
本文所介绍的密钥管理系统采用集中的管理机制，集中产生系统所需的密钥、配置数据、系统安全策略等。
该系统具有以下特点：（1）密钥集中管理的功能：密钥集中产生、存储、归档、备份和恢复，根据需求灵活产生密钥、签发密钥，同时还支持密钥的自动流转。
（2）简单快速的改造便能适应各种采用不同软硬件的密码应用节点的需求：系统采用统一的密码体系，实行统一的密钥产生、配用、分发、存储、销毁、更换、恢复、安全管理和控制等方面的策略、机制和规范；提供统一的密钥分发接口，使用标准的密码算法和密钥长度；并为各种密码算法的密码操作提供标准安全的API以满足各种应用需求。
（3）可扩展的体系结构：系统将密钥管理与密钥分发分开，密钥集中由密钥管理服务器管理，根据网络上密码应用节点的地理位置的分布或所属管理部门的不同建立多个密钥分发服务点，每个分发点管理其职能范围内密码应用节点的密钥分发。
密钥分发服务点的数量可以扩展，以满足各种规模的应用需求。
（4）基于硬件保护的安全体系：系统使用加密卡为系统各部件提供消息防篡改、消息加密保护、及系统管理员身份认证等密码服务。
（5）基于已存在的安全基础设施：系统基于目前IT行业已存在的一些标准的安全基础设施，包括：PKI证书认证系统、数据库、身份认证与管理服务器、目录服务器等。
第八章__密钥分配与管理
分散式密钥分配方案中会话密钥的产生通过 如下的步骤实现：
(1) AB：IDa||N1 A给B发出一个要求会话密钥的请求，报文内 容包括A的标识符IDa和一个现时N1，告知：
A希望与B进行通信， 并请B产生一个会话密钥用于安全通信。
(2) BA：EMKm[Ks||IDa||IDb||f(N1)||N2] B使用一个用A和B之间共享的主密钥加密的 报文进行响应。响应的报文包括：
(5) B计算DKUa[DKRb[EKUb[EKRa[Ks]]]]得到 Ks，从而获得与A共享的常规加密密钥，因而通 过Ks可以与之安全通信。
其分发过程如图8.4所示。
8.2 密钥的管理
1）常规加密体制通常是设立KDC来管理密钥， 但增加了网络成本，降低了网络的性能。
2）或者利用公开密钥加密技术来实现对常规密 钥的管理，这使密钥管理变得简单，同时解 决了对称密钥中的可靠性和鉴别的问题。
采用的是密钥认证中心技术，可信任的第三 方C就是证书授权中心CA，更多用于公开加密 密钥的分配。
8.1.1 常规加密密钥的分配 1. 集中式密钥分配方案
由一个中心节点或者由一组节点组成层次结 构负责密钥产生并分配给通信双方，用户只需 保存同中心节点的加密主密钥，用于安全传送 由中心节点产生的即将用于与第三方通信的会 话密钥。
致命的漏洞：任何人都可以伪造一个公开的 告示，冒充其他人，发送一个公开密钥给另一 个参与者或者广播这样一个公开密钥。
2. 公开可用目录 1）由一个可信任组织负责维护一个公开的公开
密钥动态目录。 2）公开目录为每个参与者维护一个目录项{标识，
公开密钥}，每项信息都需经过安全认证。 3）任何其他方都可以从这里获得所需要通信方
3）公开密钥的管理通常采用数字证书。
密钥分配
对称密码体制的密钥管理
1、密钥分配中心 、密钥分配中心KDC KDC与每一个用户之间共享一个不同的密 与每一个用户之间共享一个不同的密 钥加密密钥，当两个用户A和 要进行通信 钥加密密钥 ， 当两个用户 和 B要进行通信 产生一个双方会话使用的密钥K 时 ， KDC产生一个双方会话使用的密钥 产生一个双方会话使用的密钥 ， 并分别用自己与这两个用户共享的密钥 加密钥K 来加密会话密钥发给它们， 加密钥 A 、KB来加密会话密钥发给它们 ， 即将K 发给A， 发给B； 、 接 即将 A(K)发给 ， KB(K)发给 ； A、 B接 发给 发给 收到加密的会话密钥后，将之解密得到K， 收到加密的会话密钥后，将之解密得到 ， 然后用K来加密通信数据 来加密通信数据。 然后用 来加密通信数据。
kerberos有一个所有客户和它们的秘密密钥的数据库对于个人用户来说秘密密钥是一个加密口令需要对访问客户身份进行鉴别的服务器以及要访问此类服务器的客户需要用kerberos注册其秘密密钥由于kerberos知道每个人的秘密密钥故而它能产生消息向一个实体证实另一个实体的身份
单钥加密体制的密钥分配
密钥分配的基本方法： 两个用户（主机、进程、应用程序） 在用单钥加密体制进行 保密通信时，首 先有个共享的私密密钥，而且为防止攻击 者得到密钥，还必须时常更新密钥。因此 密码系统的强度也依赖于密钥分配技术。
Kerberos协议包括一个认证服务器（AS）和 一个（或多个）票据分配服务器（TGS
）。
AS
TGS
3
2 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
1
5 Client Server
2、基于公钥体制的密钥分配 、
公钥体制适用于进行密钥管理， 公钥体制适用于进行密钥管理，特别 是对于大型网络中的密钥管理。 是对于大型网络中的密钥管理。 假设通信双方为A 假设通信双方为 A 和 B 。 使用么钥体制 交换对称密钥的过程是这样的： 首先A 交换对称密钥的过程是这样的 ： 首先 A 通 过一定的途径获得B的公钥；然后A 过一定的途径获得B的公钥；然后A随机产 生一个对称密钥K 并用B 生一个对称密钥K，并用B的公钥加密对称 密钥K 发送给B 接收到加密的密钥后， 密钥 K 发送给 B ； B 接收到加密的密钥后 ， 用自己的私钥解密得到密钥K 用自己的私钥解密得到密钥K。 在这个对称密钥的分配过程中， 在这个对称密钥的分配过程中 ， 不再 需要在线的密钥分配中心， 需要在线的密钥分配中心，也节省了大量 的通信开销。 的通信开销。
密钥管理系统逻辑架构
密钥管理系统逻辑架构是确保密钥的有效管理和安全性的关键组成部分。
以下是密钥管理系统的逻辑架构：
1. 用户管理模块：该模块用于管理系统中的用户，包括用户的身份验证、权限管理和角色分配。
用户可以通过该模块进行登录、注册、密码重置等操作。
2. 密钥生成模块：该模块用于生成密钥对，包括公钥和私钥。
密钥生成过程应该是安全的，并且保证生成的密钥的随机性和唯一性。
3. 密钥存储模块：该模块用于存储生成的密钥对。
密钥应以加密形式存储，并只能由授权用户访问。
密钥存储模块应具备高可靠性和可扩展性。
4. 密钥分发模块：该模块用于将密钥分发给授权用户。
密钥分发应该经过安全的通信渠道，确保密钥在传输过程中不被窃取或篡改。
5. 密钥更新模块：该模块用于定期更新密钥，以增强系统的安全性。
密钥更新过程应该是自动化的，并且能够确保密钥在更新过程中不会中断系统的正常运行。
6. 密钥权限管理模块：该模块用于管理密钥的权限，包括密钥的查看、修改和删除权限。
只有授权用户才能进行密钥的操作。
7. 密钥审计模块：该模块用于记录和审计对密钥管理系统的所有操作。
审计日志应该包含操作人员、操作时间、操作内容等信息，以便进行安全审计和追溯。
8. 密钥回收模块：该模块用于密钥的回收和销毁。
当密钥不再使用或者存在安全风险时，应该及时回收和销毁密钥，以保护系统的安全性。
以上是密钥管理系统的逻辑架构，这个架构确保密钥生成、存储、分发和更新的安全性和有效性。
在实际应用中，还应根据具体需求选择相应的技术和算法来实现这些功能，以确保密钥管理系统的可靠性和安全性。
密钥管理技术
密钥的存储
密钥的安全存储实际上是针对静态密钥的保护； 如果密钥不是在使用时临时实时产生并一次使用，则必然 要经历存储的过程。
其目的是确保密钥的秘密性、真实性以及完整性。
对静态密钥的保护常有两种方法：
¾ 基于口令的软保护； 文件形式或利用确定算法来保护密钥。
¾ 基于硬件的物理保护； 存入专门密码装置中(如ICCard、USB Key、加密卡等)。
主密钥 密钥加密密钥
会话密钥 明文 加密
一般是用来对传输的会话 密钥进行加密时采用的密
主密钥
钥。密钥加密密钥所保护
的对象是实际用来保护通
信或文件数据的会话密钥。
密钥加密密钥
在一次通信或数据交换中，
用户之间所使用的密钥，
是由通信用户之间进行协
商得到的。它一般是动态
地、仅在需要进行会话数 据加密时产生，并在使用
4.注册建立请求
RA 5.注册建立结果
7.证书请求 8.证书响应
9.
证书库 证 书 发 布
CA
证书的更新
更新原因 ¾ 证书过期； ¾ 一些属性的改变； ¾ 证书的公钥对应的私钥泄露。
最终实体证书更新
一般发放新证书。
CA证书更新
产生新CA证书和新用旧证书(用新证书的私钥签名)。 保证实体的旧证书仍能使用，直到所有旧证书都过期 ，取消新用旧证书；
密钥恢复措施需要考虑恢复密钥的效率问题，能在故障 发生后及时恢复密钥。
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密钥的更新
以下情况需要进行更新：
¾密钥有效期结束； ¾已知或怀疑密钥已泄漏； ¾通信成员中有人提出更新密钥。
更新密钥应不影响信息系统的正常使用，密钥注入必须在 安全环境下进行并避免外漏。现用密钥和新密钥同时存在时应 处于同等的安全保护水平下。更换下来的密钥一般情况下应避 免再次使用，除将用于归档的密钥及时采取有效的保护措施以 外应及时进行销毁处理。密钥更新可以通过再生密钥取代原有 密钥的方式来实现。
密钥分配方案
-申请单位在获得密钥后，应按照规定程序进行激活。
-使用密钥时，必须遵循内部安全策略和操作规程。
e.密钥更新与轮换
-定期更新密钥，以减少被破解的风险。
-在密钥即将过期或出现安全疑虑时，及时轮换密钥。
4.密钥回收与销毁
-当密钥不再使用或达到预定寿命时，应进行回收。
-确保密钥销毁过程符合安全标准，防止密钥被非法恢复。
-确保记录的可追溯性，便于审计和监督。
七、实施与推广
-在组织内部推广密钥分配方案，确保相关人员熟悉方案内容。
-监督方案的实施，确保各项措施得到有效执行。
八、附则
-本方案的解释权归密钥分配工作小组所有。
-本方案自批准之日起生效，并根据实际情况适时修订。
（完）
二、目标
-维护密钥分配的完整性、机密性和可用性。
-确保密钥管理过程符合国家信息安全标准和法律法规。
-提高密钥分配的效率，降低操作风险。
-增强组织内部对密钥安全的认识和责任感。
三、密钥分配策略
1.密钥生成与存储
-密钥应在经认证的安全硬件安全模块（HSM）中生成。
-采用国家批准的加密算法，确保密钥的强度。
2.加强对密钥管理部门和密钥使用单位或个人的监督，确保密钥分配和使用过程的合规性；
3.对违反密钥分配方案的行为，依法予以查处。
七、附则
1.本方案解释权归密钥管理部门所有；
2.本方案自发布之日起实施；
3.如有未尽事宜，可根据实际情况予以调整。
（完）
第2篇
密钥分配方案
一、引言
为保障信息安全，确保敏感数据保护符合法律法规要求，本方案旨在建立一套详尽的密钥分配机制。该机制将遵循最佳实践，确保密钥在整个生命周期中的安全性、合规性和高效性。
密钥管理
1/29
区分密钥与一般数据的好处：
密钥作为密码变换的参数，起到“钥匙”的作用，通过加密变换
操作，可以将明文变换为密文，或者通过解密变换操作，将密文恢复 为明文 。
(1) 在一个加密方案中不用担心算法的安全性，即可以认为算法是公开
的，只要保护好密钥就可以了，很明显，保护好密钥比保护好算法要 容易得多；
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密钥管理的原则（续）
(5) 密钥分级原则 可减少受保护的密钥的数量，又可简化密钥的管理工作。 一般可将密钥划分为三级：主密钥，二级密钥，初级密钥。 (6) 密钥更新原则 密钥必须按时更新。否则，即使是采用很强的密码算法， 使用时间越长，敌手截获的密文越多，破译密码的可能性就越 大。 (7) 密钥应当有足够的长度 密码安全的一个必要条件是密钥有足够的长度。密钥越长， 密钥空间就越大，攻击就越困难，因而也就越安全。 (8) 密码体制不同，密钥管理也不相同 由于传统密码体制与公开密钥密码体制是性质不同的两种 密码，因此它们在密钥管理方而有很大的不同。
A-T : IDA, IDB T-A : EKA(Ks, IDB) A-B : EKB(KS,IDA)
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2.2基于KTC的密钥分发-KDC 1 1
KDC
2
2
A
3
B
A
B
A-T : EKA(Ks, IDB) T-A : EKB(KS,IDA) A-B : EKB(KS,IDA)
A-T :EKA(Ks, IDB) T-B : EKB(KS,IDA)
扩展项(可选) 颁发者的签名
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数字证书的管理
① 数字证书的签发
由认证机构CA负责
② 数字证书的更新
密钥管理-
密钥管理密钥管理是一种用于生成、分发、存储和注销密钥的方法和技术。
密钥是一种被用来保证信息安全的机密数据。
在今天数字化的世界中，密钥管理是非常重要的一部分，因为密钥是保护敏感信息的重要组成部分。
本文将探讨密钥管理的主要内容，并分析密钥管理的重要性。
一、密钥管理的主要内容1. 密钥生成密钥生成是指生成一个或多个用于加密或解密信息的密钥。
密钥可以使用各种算法生成，如对称密钥算法和非对称密钥算法。
生成过程中需要考虑密钥的随机性和复杂性，以减少破解的风险。
2. 密钥分发密钥分发是指将生成的密钥安全地发送给合法的接收者。
这个接受者可以是一个人、一个设备、一个系统等。
因为密钥是非常重要的，所以必须在保证密钥安全的前提下，将密钥传输给接收者。
通常有两种方法，一种是通过安全信道直接传输，另一种是通过公钥加密传输。
3. 密钥存储密钥存储是指将生成的密钥安全地储存起来，以便于以后使用。
密钥储存通常要求储存在物理介质上，例如智能卡、USB 加密锁等。
密钥存储的目的是保持秘密性和完整性，并保证密钥不受损坏或丢失。
4. 密钥注销密钥注销是指撤销一个或多个密钥，以确保密钥不会再被使用。
通常当一个密钥泄露或被破解时，需要注销该密钥，并生成新的密钥以保护信息安全。
二、密钥管理的重要性密钥管理对于信息安全至关重要。
以下是密钥管理的重要性：1. 保护敏感信息密钥是数据库、文件、文档等敏感信息的保护者。
无论信息是存储在本地还是在云中，如果没有好的密钥管理策略，任何人都可以窃取、篡改或破坏敏感信息，从而造成不可逆的损失。
2. 保护机构声誉现在，越来越多的企业和政府机构受到网络攻击的影响，影响到他们的声誉和信誉。
有好的密钥管理策略可以帮助这些机构避免这种风险，并让客户和公众更有信心地使用他们的服务和产品。
3. 对法律合规要求的符合性越来越多的行业和政府法律要求良好的密钥管理策略，以保护敏感数据免于被恶意访问及泄漏。
良好的密钥管理策略可以确保机构遵守这些法律要求，以免遭受罚款、诉讼、业务中断等后果。
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四种方式
3. 公开密钥管理机构 通过更严格地控制公开密钥从目录中分配出去的过程 就可以使得公开密钥的分配更安全。它比公开可用目录多 了公开密钥管理机构和通信方的认证以及通信双方的认证。 在公开密钥管理机构方式中，有一个中心权威机构维持着 一个有所有参与者的公开密钥信息的公开目录，而且每个 参与者都有一个安全渠道得到该中心权威机构的公开密钥， 而其对应的私有密钥只有该中心权威机构才持有。
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四种方式
1. 2. 3. 4. 公开密钥的公开宣布 公开可用目录 公开密钥管理机构 公开密钥证书
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四种方式
1. 公开密钥的公开宣布 公开密钥加密的关键就是公开密钥是公开的。任何参与 者都可以将他的公开密钥发送给另外任何一个参与者，或 者把这个密钥广播给相关人群，比如PGP (pretty good privacy)。 致命的漏洞：任何人都可以伪造一个公开的告示，冒充其 他人，发送一个公开密钥给另一个参与者或者广播这样— 个公开密钥。
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分散式密钥分配具体步骤
(2) BA：EMKm[Ks||IDa||IDb||f(N1)||N2] B使用—个用A和B之间共享的主密钥加密的报文 进行响应。响应的报文包括B产生的会话密钥、A 的标识符IDa、B的标识符IDb、 f(N1)的值和另一 个现时N2 。 AB：EKs[f(N2)] A使用B产生的会话密钥Ks对f(N2)进行加密，返 回给B。
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(4) 如果A和B都在可信任的第三方发布自己的公开 密钥，那么它们都可以用彼此的公开密钥加密进 行通信。 采用的是密钥认证中心技术，可信任的第三方C 就是证书授权中心 C A (certificate authority)， 更多用于公开加密密钥的分配。 主要讲(3) KDC (4) CA方式
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分散式密钥分配方案
（1）
发起方
（2）
响应方
（3）
1. AB：IDa||N1 2. BA：EMKm[Ks||IDa||IDb||f(N1)||N2]
3. AB：EKs[f(N2)]
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分散式密钥分配具体步骤
1) AB：IDa||N1 A给B发出一个要求会话密钥的请求，报文内容 包括A的标识符IDa和一个现时N1，告知A希望与B 进行通信，并请B产生一个会话密钥用于安全通信。
通信方A
1 2
密钥分配中心 KDC
3 4
通信方B
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N1 N2 Nonce 现时 实际上，到第(3)步已经完成密钥的分配过程，通 信的双方已经共享了当前的会话密钥Ks，第(4)步 和第(5)步完成的是鉴别功能。
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问题
单个密钥分配中心KDC无法支持大型的通信网络。 每两个可能要进行安全通信的终端都必须同某个 密钥分配中心共享主密钥。当通信的终端数量很 大时，将出现这样的情况：
这样任何通信方都可以向该中心权威机构获得他想要得到 的其他任何一个通信方的公开密钥，通过该中心权威机构 的公开密钥便可判断它所获得的其他通信方的公开密钥的 可信度。
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四种方式
4. 公开密钥证书 公开密钥管理机构往往会成为通信网络中的瓶 颈。如果不与公开密钥管理机构通信，又能证明 其他通信方的公开密钥的可信度，那么既可以解 决公开宣布和公开可用目录的安全问题，又可以 解决公开密钥管理机构的瓶颈问题，这可以通过 公开密钥证书来实现。目前，公开密钥证书即数 字证书是由证书授权中心CA颁发的。
公钥的安全性问题是PGP安全问题的核心
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本讲内容
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密码学方法应用
密钥分配方案
密钥的管理 小结
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密钥分配与管理
目前，大部分加密算法都已经公开了，像DES 和RSA等加密算法甚至作为国际标准来推行。 因此明文的保密在相当大的程度上依赖于密 钥的保密。 在现实世界里，密钥的分配与管理一直是密 码学领域较为困难的部分。设计安全的密钥 算法和协议是不容易的，但可以依靠大量的 学术研究。相对来说，对密钥进行保密更加 困难。因而，如何安全可靠、迅速高效地分 配密钥，如何管理密钥一直是密码学领域的 要使常规加密有效地进行，信息交互的双方必须共享一 重要问题。 个密钥，并且这个密钥还要防止被其他人获得。
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数字证书采用公开密钥体制，即利用一对匹配的 密钥进行加密、解密。每个用户自己设定一把仅 为本人所知的私有密钥，用它进行解密和签名； 同时设定一把公开密钥并由本人公开，为一组用 户所共享，用于加密和验证签名。
证书授权中心CA的公 开密钥证书方案 参见 P111 图8.3
每个终端都要同许多密钥分配中心共享主密钥，增加 了终端的成本和人工分发密钥分配中心和终端共享的 主密钥的成本。 需要几个特别大的密钥分配中心，每个密钥分配中心 都同几乎所有终端共享主密钥。然而各个单位往往希 望自己来选择或建立自己的密钥分配中心。
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解决办法
为解决这种情况，同时支持没有共同密钥分配中 心的终端之间的密钥信息的传输，我们可以建立 一系列的密钥分配中心，各个密钥分配中心之间 存在层次关系。各个密钥分配中心按一定的方式 进行协作，这样，一方面主密钥分配所涉及的工 作量减至最少，另一方面也可以使得某个KDC失效 时，只影响其管辖的区域，而不至于影响整个网 络。
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CA作为网络通信中受信任的第三方，承担检验公 开密钥的合法性的责任。CA中心为每个使用公开 密钥的用户发放一个数字证书（经CA签名的包含 公开密钥拥有者信息以及公开密钥的文件），数 字证书的作用是证明证书中列出的用户合法拥有 证书中列出的公开密钥。CA机构的数字签名使得 攻击者不能伪造和篡改证书。证书的格式遵循 X.509标准。
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四种方式
2. 公开可用目录 由一个可信任的系统或组织负责维护和分配一个公开可以 得到的公开密钥动态目录。公开目录为每个参与者维护一 个目录项{标识，公开密钥}，当然每个目录项的信息都必 须经过某种安全的认证。任何其他方都可以从这里获得所 需要通信方的公开密钥。 致命的弱点：如果一个敌对方成功地得到或者计算出目录 管理机构的私有密钥，就可以伪造公开密钥，并发送给其 他人达到欺骗的目的。
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密钥管理问题的提出
公钥比私钥的发布要方便很多，但仍然存在安全 性问题 例如张三的公钥被篡改 防范方法
直接从张三那得到公钥 通过共同的朋友王五 由一个大家普遍信任的“认证权威” 由多人签名的公钥收集起来，放到公共场合，希望大 部分人至少认识其中的一个 ……
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密钥分配中心KDC的密钥分配方案
(1) AKDC：IDa || IDb || N1 (2) KDCA：EKa[Ks || IDa|| IDb ||N1||EKb[Ks||IDa]] (3) AB： EKb[Ks||IDa] (4) BA： EKs[N2] (5) A B： EKs[f（N2）]
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常规加密密钥的分配
1. 集中式密钥分配方案 由一个中心节点或者由一组节点组成层次结构负责密钥 的产生并分配给通信的双方，在这种方式下，用户不需要 保存大量的会话密钥，只需要保存同中心节点的加密密钥， 用于安全传送由中心节点产生的即将用于与第三方通信的 会话密钥。这种方式缺点是通信量大，同时需要较好的鉴 别功能以鉴别中心节点和通信方。 目前这方面的主流技术是密钥分配中心KDC技术。我们 假定每个通信方与密钥分配中心KDC之间都共享一个惟一 的主密钥，并且这个惟一的主密钥是通过其他安全的途径 传递的。
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公开密钥加密进行常规加密密钥分配
（1） EKUb[N1||IDa] （2）EKUa[N1||N2] 发起方A （3）EKUb[N2] （4）EKUb[ EKRa[Ks]]
响应方B
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具体步骤
假定通信的双方A和B已经通过某种方法得到对方 的公开密钥，常规加密密钥分发过程如下步骤所 示： (1) AB：EKUb[N1||IDa] A使用B的公开密钥KUb加时值N1， 该现时值用于惟一地标识本次交互。
加密-防止非授权者阅读 签名-确信邮件不是伪造的
把公钥体制的方便与私钥体制的高速相结合
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PGP的原理
首先产生一对钥匙
一个私钥，一个公钥
传送一封保密邮件时，首先取得对方的公钥，再 利用对方的公钥加密 对方收到加密后的邮件后，利用相应的私钥来解 密 还可以只签名而不加密
第4讲 密钥分配与管理
王志伟 博士 计算机学院 信息安全系 zhwwang@
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本讲内容
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密码学方法应用
密钥分配方案
密钥的管理 小结
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密码学方法应用举例-PGP
PGP(Pretty Good Privacy),是一个基于公钥加 密体系的邮件加密软件