信息安全学第3章密钥分配与管理技术

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1、第3章　密钥分配与管理技术海军工程大学第3章密钥分配与管理技术主要内容3.1密钥分配技术3.2公钥基础设施3.3密钥托管技术3.4密钥管理技术3.5小结第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术3.1.1密钥分配中心方式密钥分配中心方式是当前的主流方式。每个节点或用户只需保管与密钥分配中心(KDC)之间使用的密钥加密密钥，而KDC为每个用户保管一个不相同的密钥加密密钥。当两个用户需要通信时，需向KDC申请。KDC将工作密钥(或称会话密钥)用这两个用户的密钥加密密钥分别加密后送给这两个用户(通常是通过其中一个转送)。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术这种方式的

2、特点是，用户不必保存大量的工作密钥，可实现一报一密；缺点是通信量大，而且需要有较好的鉴别功能，以识别KDC和用户。KDC可变形成为电话号码本方式，适用于非对称密码体制。通过建立用户的公开密钥表，在密钥的连通范围内散发，也可采用目录方式动态去查询，后面介绍的公开密钥管理体制采用的就是这种思想。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术3.1.2离散对数方法设P是一个质数，a是P的一个本原元，要求a和P是公开的，网络中的每个用户I选一个小于p的整数作为秘密密钥。设甲和乙是两个用户，各自的密钥分别是和，则他们可基于离散对数方法用如下过程建立彼此间的会话密钥。双方各自计算(

3、2)交换和；(3)求出会话密钥为第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术这种方法不能防止从信道进行窃听，因此还需要某种加密机制的保护，并且同时需要使用密钥协商机制来防止桥接攻击。针对这些问题，Hughes提出了一种改进方式，使得双方密钥的生成呈异步形式。要做到这一点，必须：(1)甲事先计算密钥；(2)乙在需要与甲通信时计算并送给甲；(3)甲计算并送给乙；(4)乙计算而，从而表现甲和乙使用的密钥相同。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术3.1.3智能卡方法智能卡方法的基本思想是将RSA与Diffie-Hellman协议相结合，通过KDC分配可进行密钥管理的智能

4、卡，而平时使用密钥时不需要KDC。整个系统有一个通信各方均使用的公开密钥，而对应的秘密密钥保留在发卡方，用户持有的是该秘密密钥的一个变形。需要通信时，使用智能卡产生一个工作密钥。具体做法如下：第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术(1)磁卡分发时：在对应的RSA体制下，找一个为p或q的本原元的整数g。对于用户I，设定他的身份标志为整数，计算。将整数组(r，g，，)存储在磁卡中发给用户，其中需要保密(因为它包含发卡中心的秘密密钥的信息)，而其他数据是可公开的。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术(2)需要通信时：基于Diffie-Hellman协议。用户I和

5、用户J要建立一共同的工作密钥时，用户I产生一个随机数并计算并连同自己的发给用户J。J也产生一个随机数并计算，并连同自己的发给用户I。然后双方分别计算出共享的工作密钥：因为所以第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术(3)需要验证身份时：利用RSA体制确认通信的对方拥有正确的。用户I产生一个随机数，并计算将和发给用户J。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术用户J也类似地产生一个随机数并计算并将和发给用户I。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术因为在模r的情况下有所以用户I和J均可用此方法验证对方的身份。注意：在智能卡方法中，RSA的秘密密钥只在磁卡发行时

6、使用，在磁卡使用过程中并不需要，因此智能卡系统在使用时不需要KDC。整个系统的安全性依赖于RSA的可靠性。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术3.1.4加密的密钥交换EKE加密的密钥交换(EncryptedKeyExchange-EKE)方法由SteveBellovin和MichaelMerritt设计；用共享的对称密钥P(如口令)来保护随机产生的公开密钥K，进而提高对会话密钥的保护程度。具体的做法如下：第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术(1)Ａ随机产生一个公开／秘密密钥对，使用对称密钥算法将公开密钥加密，然后标识符Ａ和送给Ｂ。(2)Ｂ收到后，再产生一

7、个随机的会话密钥Ｋ，然后向Ａ发送。(3)Ａ收到后，解出Ｋ，然后产生一个随机串，并向Ｂ发送。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术Ｂ收到后，产生一个，向Ａ发送。Ａ收到后，向Ｂ发送。(6)Ｂ收到后，若确认正确，则双方密钥交换与鉴别成功。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术这是一个密钥交换(前三步)加双向身份认证(后三步)的方法，这种方法的优点是即使口令被攻击者猜出，他只能获得，而这个公开密钥只能用于加密，不能用于解密，因此他仍然无法获得实际使用的会话密钥Ｋ的内容。这种方法的缺点是交互次数较多，比较繁琐。第3章密钥分配与管理技术3.1密钥分配技术3.1.5I