第五讲 云安全关键技术(2)要点

物理认证 •通过“你所拥有的东西”进行认证 •介绍信、证明、学生证、第一代身份证等。 •信用卡、智能卡
生物认证
•基于“你是谁”的认证 •不能用于对网络的其他实体(主机、机构等)的 认证。 •指纹识别、虹膜扫描认证、掌纹识别认证、语 音识别认证、手工签名认证
密码学认证方法 单向口令认证
•协议1：
怎样实现消息认证？
通过“认证标识”（或称认证符）。即：首先产生一
个认证标识，将这个认证标识加到消息中，同消息一起 发给接收方。
怎样产生“认证标识”？
产生“认证标识”的常用方法
• 消息加密（Message encryption）方式 用整个消息的密文作为 “认证标识”。 • Hash函数（Hash function）方式 一个公开函数，它将任意长度的消息映射到一个固定长度 的散列值，作为“认证标识”（消息摘要）。 • 消息认证码（MAC）方式 一个公开函数加上一个密钥，产生一个固定长度的值，作 为“认证标识”。
Alice
My password is XXXXX
Bob
数据库
I am Alice
单向口令认证的改进(协议2)
I am Alice
Alice
f(KAB,R)
Bob
Challenge R
协议1的另一种变形 • 协议3
I am Alice
Alice
R
Bob
KAB{R}
协议2修改成协议4
这要求Alice和Bob有同步时钟，Alice加密 当前时间，Bob解密时间并验证时间在一定 的时差之内。
•
MAC算法是一个多对一的函数
– –
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身份认证
• 认证( authentication )：证明一个对象的 身份的过程。
– 比如某个人说她是Alice，认证系统的任务就是 作出她是否就是Alice的结论
• 授权( authorization )：决定把什么特权附 加给该身份
生日悖论
• 生日悖论： – 随机选取23人作为一组，则至少两人同生 日的概率是1/2.
– 结论就是用更多比特位的 hash
Hash攻击
• 40位的数字摘要足够安全 • 建议采用128位以上的数字摘要 • DSS采用160位的数字摘要
时戳
• 签名的时效 • 时戳的算法：
– z=h(x) z’=h(z|pub) y=sigk(z’)
• pub的选取 • TTS ( Trusted Timestamping Service )
消息认证
在网络通信中, 有一些针对消息内容的攻击方法, 如:
– 伪造消息 – 窜改消息内容 – 改变消息顺序 – 消息重放或者延迟
消息认证：对收到的消息进行验证，证明确实是来自声称 的发送方（身份认证），并且没有被修改过。
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几种散列算法
• MD算法 RSA的发明者之一，R . Rivest 教授提出了消息摘要的MD 算法（散列算法）。之后又出现了一系列的改进版本：MD2， MD4, MD5，其摘要的长度均为128位；
• SHS算法 近几年，又出现了另一个散列算法：SHS（安全Hash标 准），其代表性的产品为SHA－1，其摘要长度为160位， 安全强度比MD5的更高。
• ONE-WAY
– 称Hash函数是ONE-WAY FUNCTION: 给定摘要z ，如果寻找一个消息x使h(x)=z计算上不可行。
简单Hash函数举例
Ci bi1 bi2 bi3 ... bim
• ci——散列码的第i位，i∈[1,n] • m——n位输入分组的个数 • bij——第i 个分组的第j位
–
MAC 函数于加密类似，但 MAC 算法不要求可逆性， 而加密算法必须是可逆的。
•
接收方进行同样的 MAC码计算并验证是否与发送过来的 MAC码相同
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MAC 特性
•
MAC码是一个密码校验和 MAC = CK(M)
– – –
消息M的长度是可变的
密钥K是要保密的，且收发双方共享。 产生固定长度的认证码 多个消息对应同一MAC值 但是找到同一MAC值所对应的多个消息应该是困难 的。
弱无冲突与强无冲突
• 弱无冲突（weakly collision-free）
– 给定消息x，如果寻找一个x’≠x，使得h(x’)=h(x)在 计算上不可行，相应的hash函数h(x)是弱无冲突的。
• 强无冲突（strongly collision-free）
– 寻找一对消息x’≠x，使得h(x’)=h(x)在计算上不可 行，相应的hash函数h(x)是强无冲突的。
1 2 • 4
口令认证 物理认证 生物认证 密码认证
口令认证的工作过程
• 下图是基于口令的认证系统的组成与工作原理， 这个系统用起来非常方便，但存在明显的安全问 题。
Alice
My password is XXXXX
Bob
数据库
I am Alice
口令认证存在的问题
• (1) 攻击者可以在Alice登录时实施侦听以获取口令。 • (2) 攻击者可以读取计算机中所存储的口令信息。 • (3) 攻击者可以进行口令猜测。 • (4) 如果试图强制用户选择无法猜测的口令，那么系 统可能变得不便于使用，用户可能不得不写下口令。
Alice
协议4
Bob
I am Alice KAB(timestamp)
•
前面几个协议都是使用共享密钥方案KAB， 共同的缺点是，如果攻击者能够获得KAB ， 那么就能够冒充Alice。
第四讲 云安全关键技术（2）
Hash函数与数字摘要
数字摘要
• 数字签名的实施问题
– 长度问题（签名比原文长） – 速度问题 – 完整性问题
数字摘要和Hash函数
消息
数字摘要 签名
x
z=h(x) y=sigK(z)
任意长度
160位 320位
Hash函数
• • • • • Hash函数适用任意信息长度 产生的摘要是定长的 易于计算 通过摘要得到原信息计算上不可行 无冲突
Biblioteka Baidu
消息验证——消息加密方式
• DES • 效率
消 息 式加 密 方
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消息验证——Hash函数方式
• 无密钥
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消息认证码 (MAC)
•
一种认证技术
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•
利用密钥来生成一个固定长度的短数据块（MAC），并 将该数据块附加在消息之后。
MAC的值依赖于消息和密钥 MAC = Ck(M)