密钥分配

Wu Jun 2020-01-07 08:43:49

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由于密码算法是公开的，网络的安全性就完全基于密钥的安全保护上。

密钥管理包括：密钥的产生、分配、注入、验证和使用。

密钥分配中心 KDC (Key Distribution Center)的任务就是给需要进行秘密通信的用户临时分配一个会话密钥（仅使用一次）。

假定用户 A 和 B 都是 KDC 的登记用户。A 和 B 在 KDC 登记时就己经在 KDC 的服务器上安装了各自和 KDC 进行通信的主密钥（master key) K_A和K_B。

1）用户 A 向 KDC 发送时用明文，说明想和用户 B 通信。在明文中给出 A 和 B 在 KDC 登记的身份。
2）KDC 用随机数产生“一次一密"的会话密钥 K 供 A 和 B 的这次会话使用，然后向 A 发送回答报文。这个回答报文用 A 的密钥 K_A 加密。这个报文中包含这次会话使用的密钥 K_AB 和请 A 转给 B 的一个票据（ticket），该票据包括 A 和 B 在 KDC 登记的身份，以及这次会话将要使用的密钥 K_AB。票据用 B 的密钥 K_B 加密。
3）当 B 收到 A 转来的票据并使用自己的密钥 K_B 解密后，就知道 A 要和他通信，同时也知道 KDC 为这次和 A 通信所分配的会话密钥 K_AB。

此后，A 和 B 就可使用会话密钥 K_AB 进行这次通信了。

KDC 还可在报文中加入时间戳，以防止报文的截取者利用以前己记录下的报文进行重放攻击。会话密钥 K_AB 是一次性的，因此保密性较高。而 KDC 分配给用户的密钥 K_B 和 K_B，都应定期更换，以减少攻击者破译密钥的机会。

目前最出名的密钥分配协议是 Kerberos V5。Kerberos 既是鉴别协议，同时也是 KDC。使用 AES 进行加密。

Kerberos 使用两个服务器：鉴别服务器 AS (Authentication server)、票据授予服务器 TGS (Ticket-Granting server)。Kerberos 只用于客户与服务器之间的鉴别，而不用于人对人的鉴别。

1）A 用明文向鉴别服务器 AS 表明自己的身份。AS 就是 KDC，AS 对 A 的身份进行验证。只有验证结果正确，才允许 A 和票据授予服务器 TGS 进行联系。
2）鉴别服务器 AS 向 A 发送用 A 的对称密钥 K_A 加密的报文，这个报文包含 A 和 TGS 通信的会话密钥 K_S 以及 AS 要发送给 TGS 的票据（这个票据是用 TGS 的对称密钥 K_TG 加密的）。
3）A 向 TGS 发送三项内容：
- 转发鉴别服务器 AS 发来的票据
- 服务器 B 的名字
- 用 K_S 加密的时间戳 T
4）TGS 发送两个票据，每一个都包含 A 和 B 通信的会话密钥 K_AB。给 A 的票据用 K_S 加密；给 B 的票据用 B 的密钥 K_B 加密。
5）A 向 B 转发 TGS 发来的票据，同时发送用 K 加密的时间戳 T。
6）B 把时间戳 T 加 1 来证实收到了票据。B 向 A 发送的报文用密钥 K_AB 加密。

以后，A 和 B 就使用 TGS 给出的会话密钥 K_AB 进行通信。

认证中心 CA (Certification Authority)将公钥与其对应的实体（人或机器）进行绑定(binding)。

每个实体都有 CA 发来的证书(certificate)，里面有公钥及其拥有者的标识信息（人名或IP地址）。此证书被 CA 进行了数字签名。

任何用户都可从可信的地方（如代表政府的报纸）获得认证中心 CA 的公钥，此公钥用来验证某个公钥是否为某个实体所拥有（通过向 CA 查询）。