安全协议认证协议

• 针对BAN-Yahalom协议的攻击
Needham-Schroeder认证协议是 1978年提出的，在认证协议的发展史 中具有历程培的意义。该协议就是一个 最常用的认证协议与分析的“试验床”。 它可以分为对称密码体制和非对称密码 体制下的两种版本，分别简称NSSK协 议和NSPK协议。
• NSSK协议的目的是在通信双方之间分配会话密
（6）具有可信第三方的公开密钥协议。
1.经典认证协议
本节介绍几个典型的经典认证协议，他们的共 同特点是：都是早期设计的认证协议，反映了 当时的设计和分析水平。它们或多或少都存在 一些安全缺陷，但是它们在认证协议的发展史 中都起过重要的作用，为今天认证协议设计与 分析技术的发展积累了宝贵的经验。其中，许 多认证协议已经成为认证协议设计与分析的“ 试验床”，即每当出现一个新的形式化分析方 法，都要先分析这几个认证协议，验证新方法 的有效性。同时，研究人员也经常以它们为例 ，说明认证协议的设计原则和各种不同分析方 法的特点。
新方法
• 该攻击的成功需要对服务器S进行下述假设
：
• （1）服务器S对A,B之间时间相隔很短的
两次密钥申请不进行限制；
• （2）服务器S只对消息2中两个加密消息内
的会话识别号M及主体身份进行匹配检查， 而对A,B之间密钥分配请求中的M不做记录 。
• （2）攻击Otway-Rees协议Abadi-
• 针对Otway-Rees协议的“类型缺陷”型攻击
• “类型攻击”的特点是利用认证协议实现时的固定
格式对协议进行攻击。假定在Otway-Rees协 议中，M的长度是64比特，A和B的长度各为32 比特，会话密钥的长度为128比特。用户A在发 起协议后，预期在协议的第4步可以收回他在协 议第1步建立的临时值，以及认证服务器S为他分 配的会话密钥。这时，攻击者P可以冒充B，重放 消息1中的加密分量，将它作为消息4中的加密分 量发送给A，攻击过程如下：
Needham改进版本的一种新方法
1.
• 注意：这种攻击的成功，也需要关于服务器
S的如下假设成立：S对A,B之间时间间隔
很短的两次密钥申请不进行限制。
1988年提出的Yahalom协议是另外一个经典认证协议。该协 议的特别之处在于，A向S间接发送临时值，并从S处直接取 得会话密钥，B直接发送临时值，并从S处间接得到会话密钥 。
1997年,Clark和Jacob对认证协议进行了概括和 总结，并列举了一系列有研究意义和实用 价值的认证协议。他们将认证协议如下进 行分类：
（1）无可信第三方的对称密钥协议。
（2）应用密码校验函数的认证协议。
（3）具有可信第三方的对称密钥协议。
（4）对称密钥重复认证协议。
（5）无可信第三方的公开密钥协议。
• 针对NSPK协议的最有名的攻击来自Lowe。
Lowe指出， NSPK协议的主要安全缺陷在于其 中的消息6。由于消息中没有B的标识符，攻击者 可以假冒B的身份发送消息6。
改进后的NSPK协议：
Otway-Rees协议是1978年提出的一种早期的认证协议。
S
2wk.baidu.com2
3 1
A
B
4
图2-3 Otway-Rees协议
• 攻击NSSK协议的一种新方法 • 即使攻击者P没有得到泄漏的会话密钥，A也不能通过消息3
、4、5推断出B知道会话密钥。攻击如下：
• 改进：
S
1
2 2
5 4
3
A
6
B
7
图2-2 NSPK协议
以其他大多数公开密钥认证协议不同，NSPK协议的目的是使通信 双方安全地交换两个彼此独立的秘密。
• 针对NSPK协议的攻击
钥。其中，前3条消息的作用是主体A在认证服务 器S的帮助下，进行会话密钥的分配。后2条消息 的目的是使B相信A现在在线，但不能使B相信会 话密钥是新鲜的。该协议如图2-1所示。
S
1 2
3
A
4
B
5
图2-1 NSSK协议
• （1） 针对NSSK协议的“新鲜性”型攻击
• （2） 针对上述攻击的改进
解决这一问题的另一个方法是，令B也向S发送一个临时值，然后 S将B的临时值放在发送给B的密钥证书中。
S
3
2
1
A
B
4
图2-4 Yahalom协议
• BAN逻辑的分析结果与Yahalom协议的改进建议
• 应用BAN逻辑分析Yahalom协议的结果表明，如果A在
第4条消息中选择一个旧密钥重放给B，则B不可能发现这 个问题。为此，对Yahalom协议作了如下修改，修改后 的协议成为BAN- Yahalom协议。
安全协议认证协议
2020/8/12
主要内容
1 经典认证协议 2 针对经典认证协议的攻击 3 其他重要的认证协议 4 认证协议的设计原则
认证协议是网络安全的一个重要组成部分，需要 通过认证协议进行实体之间的认证、在实体之间 安全地分配密钥或其他各种秘密、确认发送和接 受的消息的非否认性等。近年来，认证协议越来 越多地用于保护因特网上传送的各种交易，保护 针对计算机系统的访问。但是经验表明，设计和 分析一个正确的认证协议是一项十分困难任务。 迄今所知的许多协议都存在这样或那样的安全缺 陷，其原因是多方面的，例如，缺乏正确设计认 证协议的指导原则；对认证协议进行非形式化的 推理分析；缺乏有力地分析认证协议的形式化工 具；没有考虑到针对认证协议的多种攻击类型等 。因此，目前的状况大体是：设计一个认证协议 ——发现其安全缺陷——改进该协议——发现新 的安全缺陷——进一步改进该协议……
• 攻击者还可以冒充认证服务器S攻击Otway-
Rees协议。这时，P只需将消息2中的加密分量 重放给B即可。攻击过程如下：
• Otway-Rees协议Abadi-Needham
改进版本
1．
2．
3． 4．
• 攻击Otway-Rees协议的2种新方法（卿
斯汉发现）
• （1）攻击原始Otway-Rees协议的一种
• 注意：在Otway-Rees协议中，M是会话识别
号；而临时值 和 不仅提供了时序信息，
还因为在消息1和消息2中受到了加密保护，所以 在消息4和消息5中这两个临时值作为主体身份的 替身出现。S检查消息2中两个加密消息内的 M,A,B是否一致，如果匹配，才会为A,B生成会 话密钥 ，并向B发送消息3。