南邮网络信息安全PPT课件

报文鉴别的三种方式
1. Message encryption：用整个消息的密文作为 认证标识
接收方必须能够识别错误
2. MAC：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
3. Hash function（哈希/散列函数）：一个公开 函数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
对称密码在那些相互共享密钥的用户间提供认证。用消息发 送方的私钥加密消息也可提供一种形式的认证。
用于消息认证的最常见的密码技术是报文鉴别码（消息认证 码）和安全散列函数。
MAC是一种需要使用秘密钥的算法，以可变长度的消息和秘密 钥作为输入，产生一个认证码。拥有秘密钥的接受方产生一 个认证码来验证消息的完整性。
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报文鉴别的作用
报文鉴别(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，并且没有被修改过。
如果在消息中加入时间及顺序信息，则可以完成对时 间和顺序的认证
数字签名是一种认证手段，其中的一些方法可以用来 抗发送方的否认攻击。
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本讲内容
1
报文鉴别码
2
散列函数
3
常见的散列算法
4小结ຫໍສະໝຸດ 2020/3/2113
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散列函数 Hash Function
MAC需要对全部数据进行加密
MAC速度慢
Hash是一种直接产生认证码的方法
没有密钥 消息中任何一位的改变会导致Hash码的改变
Hash函数: h=H(x), 要求:
缺点
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C
Compare
K
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MAC应用方式（2）
消息认证和保密性：明文相关
M
||
C
K1
E
D
M
K2
K2
Ek2【M||Ck1(M)】
Ck1(M)
K1 C
Compare
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MAC应用方式（3）
消息认证和保密性：密文相关
ME K2 C
Ek2(M)
||
K2
K1
D
M
C
Compare
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Message Authentication Code
使用一个双方共享的秘密密钥生成一个固定大小 的小数据块，并加入到消息中，称MAC，或密码校 验和(cryptographic checksum)
用户A和用户B，共享密钥K，对于消息M， MAC=CK(M)
如果接收方计算的MAC与收到的MAC匹配，则
Yt = Y1Y2…Yt-1M 于是M=MCK(M)=CK(M) 所以，尽管攻击者不知道K，仍然可以伪造消息M
参见P119页上
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MAC based on DES
ANSI标准(X9.17) 即为CBC模式结构，初始向量为0 该方法适用于其他加密算法
算法：
➢ M=(D1,D2,…,DN) ➢ O1=EK(D1) ➢ Oj+1=EK(Dj+1Oj), 1j<t ➢ MAC= Ot
散列算法是公开的 不同的报文不能产生相同的散列码 H(x)能够快速计算 对于任意报文无法预知它的散列码 无法根据散列码倒推报文 可作用于任何尺寸数据且均产生定长输出
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散列函数
Hash函数: h=H(x)
单向性: 给定h，找到x使h=H(x)在计算上不可行 抗弱碰撞性： Weak Collision Resistence(WCR):
接收者可以确信消息M未被改变 接收者可以确信消息来自所声称的发送者 如果消息中含有序列号，则可以保证正确的消息顺序
MAC函数类似于加密函数，但不需要可逆性。因此 在数学上比加密算法被攻击的弱点要少
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MAC应用方式（1）
报文鉴别
M C K
||
M
Ck(M)
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第6讲 报文鉴别与散列函数
王志伟 博士 计算机学院 信息安全系 zhwwang@
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本讲内容
1
报文鉴别码
2
散列函数
3
常见的散列算法
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小结
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概要
报文鉴别（消息认证）是用来验证消息完整性的一种机制。 报文鉴别确保收到的数据确实和发送时的一样（即没有修改 、插入、删除或重放），且发送方声称的身份真实有效。
数字签名
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Hash函数的基本用途（d）
M
||
HE KRa 私钥
E
D
K
K
Ek[ M || EkRa[H(M)]]
M
EkRa(H(M))
H
Compare D
给定x，找到yx使H(x)=H(y)在计算上不可行 抗强碰撞性： Strong Collision Resistence(SCR):
找到任意的yx使H(x)=H(y)在计算上不可行
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Hash函数的基本用途（a）
M H
||
E
D
M
K
K
Ek[ M || H(M) ]
H(M)
K1
Ck1(Ek2(M))
Ck1(M)
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关于MAC算法
MAC不等于数字签名
因为通讯双方共享同一个密钥
MAC有固定的长度
MAC结构的重要性，例如，密钥足够长+加密算法足够好 安全
M=(X1,X2,…,Xt) 对M产生校验和M=X1X2…Xt MAC = EK(M) 攻击者选择M=(Y1,Y2,…,Yt-1,Yt),使得Yt满足:
H
Compare
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Hash函数的基本用途（b）
M HE
K
||
M
Ek[H(M)]
不要求保密，处理代价小
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H
D
Compare
K
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Hash函数的基本用途（c）
M
||
M
HE
KRa私钥
EkRa[H(M)]
H
D
Compare
KUa
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散列函数将可变长度的消息映射为固定长度的散列值，或叫 消息摘要。对于消息认证码，安全散列函数必须以某种方式 和秘密钥捆绑起来。
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报文鉴别的应用场合
在网络通信中，攻击方法
泄密：透露消息给没有密钥的实体 传输分析：分析通信模式，连接频率、时间，消息的
数量和大小 伪装：欺诈消息，伪装发送或应答 内容修改：插入、删除、转换和修改消息 顺序修改：对通信双方消息顺序进行修改 计时修改：消息重放或者延迟 发送方否认 接收方否认