第3章 认证技术

图 5-3
2．双向认证 在双向认证过程中，通信双方需要互相认证的身份， 在双向认证过程中，通信双方需要互相认证的身份，然后交换 会话密钥，双向认证的典型方案是Needham/Schroder协议， 会话密钥，双向认证的典型方案是Needham/Schroder协议，协议执 Needham/Schroder协议 行的步骤如下（如图5 所示）： 行的步骤如下（如图5-4所示）：
纯认证系统的模型
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3.1.2 认证协议
认证协议就是进行认证的双方采取的一系列步骤。 认证协议就是进行认证的双方采取的一系列步骤。认证协议主 要有单向认证和双向认证协议两种。 要有单向认证和双向认证协议两种。 1．单向认证 与密钥分发相结合的单向认证有两类：一类采用对称密码技术， 与密钥分发相结合的单向认证有两类：一类采用对称密码技术， 需要一个可信赖的第三方——通常为密钥分发中心（KDC）或认证 通常为密钥分发中心（ 需要一个可信赖的第三方 通常为密钥分发中心 KDC） 服务器（AS）， ），由这个第三方来实现通信双方的身份认证和密钥分 服务器（AS），由这个第三方来实现通信双方的身份认证和密钥分 另一类采用非对称密码技术，无需第三方的参与。 发；另一类采用非对称密码技术，无需第三方的参与。 （1）需要第三方参与的单向认证
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就是通信服务提供者的信息安全模型。 图1-1就是通信服务提供者的信息安全模型。
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3.2.3 动态口令认证技术
实现动态口令认证的技术有： 实现动态口令认证的技术有： 1．口令表认证技术 口令表认证技术是要求用户必须提供一张记录有一系列口令的 表，并将表保存在系统中，系统为该表设置了一个指针用于指示下 并将表保存在系统中， 次用户登录时所应使用的口令。 次用户登录时所应使用的口令。 2．双因子认证技术 一次性口令是变动的口令， 一次性口令是变动的口令，其变化来源于产生密码的运算因子 的变化。一次性口令的产生因子一般采用双运算因子： 的变化。一次性口令的产生因子一般采用双运算因子：一个是用户 的私有密钥；一个是变动的因子。变动因子可以是时间， 的私有密钥；一个是变动的因子。变动因子可以是时间，也可以是 事件，形成基于时间同步、事件同步、挑战/ 事件，形成基于时间同步、事件同步、挑战/应答非同步等不同的 一次性口令认证技术。 一次性口令认证技术。
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◇ 动态口令认证技术 ◇ 数字证书
3.1 认证技术概述
3.1.1 认证及认证模型
认证（Authentication）是指核实真实身份的过程，是防止主动 认证（Authentication）是指核实真实身份的过程， 攻击的重要技术之一，是一种用可靠的方法证实被认证对象（包括人 攻击的重要技术之一，是一种用可靠的方法证实被认证对象（ 和事）是否名副其实或是否有效的过程，因此也称为鉴别或验证。 和事）是否名副其实或是否有效的过程，因此也称为鉴别或验证。 认证（Authentication）是指核实真实身份的过程， 认证（Authentication）是指核实真实身份的过程，是防止主动 攻击的重要技术之一，是一种用可靠的方法证实被认证对象（包括人 攻击的重要技术之一，是一种用可靠的方法证实被认证对象（ 和事）是否名副其实或是否有效的过程，因此也称为鉴别或验证。 和事）是否名副其实或是否有效的过程，因此也称为鉴别或验证。
第3章 认证技术
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学习点： 学习重点：
◇ 认证模型及协议 ◇ 实体认证技术 ◇ 数字证书 ◇ 静态口令认证技术 X.509认证技术 ◇ X.509认证技术 ◇ PKI、PMI技术 PKI、PMI技术 ◇ 动态口令认证技术 ◇ 消息认证技术
难点： 难点：
◇ 认证模型及协议 X.509认证技 ◇ X.509认证技 PKI、PMI技术 ◇ PKI、PMI技术
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图 5-4
分别是A KDC、 KDC共享的密钥 共享的密钥， 密钥KA和KB分别是A与KDC、B与KDC共享的密钥，这个协议的目 安全的分发给A 在步骤② 的是将会话密钥KS安全的分发给A和B。在步骤②中A可安全地获取 一个新的会话密钥；步骤③中的报文只能被B解密，因此只有B 一个新的会话密钥；步骤③中的报文只能被B解密，因此只有B知道 报文的内容；在步骤④ 在步骤⑤ 报文的内容；在步骤④中，B已获取了会话密钥KS；在步骤⑤中B确 同时也使得B确信这是一个新报文， 信A已获得了会话密钥KS，同时也使得B确信这是一个新报文，因为 本协议中步骤④ 使用了随机数N2。本协议中步骤④和⑤的作用是防止某种特定类型 的重放攻击。 的重放攻击。
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尽管有步骤④ 尽管有步骤④和⑤的存在，但此协议还是容易遭到一种重放攻 的存在， 假定C是攻击者，已获得了一个过时的会话密钥。 可以冒充A 击。假定C是攻击者，已获得了一个过时的会话密钥。C可以冒充A， 使用旧的会话密钥，通过简单的重放步骤③就能欺骗B 除非B 使用旧的会话密钥，通过简单的重放步骤③就能欺骗B，除非B始终 牢记所有与A的会话密钥，否则B无法确定这是一个重放。如果C 牢记所有与A的会话密钥，否则B无法确定这是一个重放。如果C能 截获步骤④中的报文，那么他就能够模仿步骤⑤中的响应。因此， 截获步骤④中的报文，那么他就能够模仿步骤⑤中的响应。因此， 可以向B发送一个伪造的报文， 以为报文是来自A C可以向B发送一个伪造的报文，让B以为报文是来自A（且使用的是 认证过的会话密钥）。 认证过的会话密钥）。 Denning提出了改进的Needham/Schroder协议 提出了改进的Needham/Schroder协议， Denning提出了改进的Needham/Schroder协议，克服了上述这 种重放攻击，这个改进协议是在步骤② 中增加了时间戳， 种重放攻击，这个改进协议是在步骤②和③中增加了时间戳，并假 定密钥KA KB是完全安全的 改进后的协议执行的步骤如下： KA和 是完全安全的。 定密钥KA和KB是完全安全的。改进后的协议执行的步骤如下：
图5-5
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用户向身份认证服务器提出连接请求； ① 用户向身份认证服务器提出连接请求； 服务器返回应答，并附带两个参数（ ② 服务器返回应答，并附带两个参数（seed, seq）； 用户输入口令， 连接， Hash计 ③ 用户输入口令，系统将口令与seed连接，进行seq次Hash计 Hash函数可以使用MD4或MD5），产生一次性口令，传给服务器； 函数可以使用MD4 ），产生一次性口令 算（Hash函数可以使用MD4或MD5），产生一次性口令，传给服务器； 服务器端必须存储一个文件， ④ 服务器端必须存储一个文件，它存储每一个用户上次登录 的一次性口令。服务器收到用户传过来的一次性口令后， 的一次性口令。服务器收到用户传过来的一次性口令后，再进行一 Hash计算 与先前存储的口令进行比较，若匹配则通过身份认证， 计算， 次Hash计算，与先前存储的口令进行比较，若匹配则通过身份认证， 并用这次的一次性口令覆盖原先的口令。下次用户登录时， 并用这次的一次性口令覆盖原先的口令。下次用户登录时，服务器 这样，如果客户确实是原来的那个用户， 将送出seq‘=seq−1。这样，如果客户确实是原来的那个用户，那么 = 他进行seq seq− Hsah计算的一次性口令应该与服务器上存储的口令 他进行seq−1次Hsah计算的一次性口令应该与服务器上存储的口令 一致。 一致。
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（2）S/KEY的优点 S/KEY的优点 ① 用户通过网络传送给服务器的口令是利用秘密口令和seed 经过MD4 MD4（ MD5）生成的密文， 经过MD4（或MD5）生成的密文，用户拥有的秘密口令并没有在网上 传播。这样即使黑客得到了密文，由于散列算法固有的非可逆性， 传播。这样即使黑客得到了密文，由于散列算法固有的非可逆性， 要想破解密文在计算上是不可行的。在服务器端， 要想破解密文在计算上是不可行的。在服务器端，因为每一次成功 的身份认证后， 自动减1 的身份认证后，seq自动减1，这样下次用户连接时产生的口令同上 次生成的口令是不一样的，从而有效地保证了用户口令的安全。 次生成的口令是不一样的，从而有效地保证了用户口令的安全。 实现原理简单，Hash函数的实现可以用硬件来实现 函数的实现可以用硬件来实现， ② 实现原理简单，Hash函数的实现可以用硬件来实现，可以 提高运算效率。 提高运算效率。 S/KEY的缺点 （3）S/KEY的缺点 给用户带来一些麻烦（ ① 给用户带来一些麻烦（如口令使用一定次数后需要重新初 始化，因为每次seq要减1 seq要减 始化，因为每次seq要减1）。
图 5-2
该方法保证只有合法的接收者才能阅读到消息内容； 该方法保证只有合法的接收者才能阅读到消息内容；它还提供了发送方是 4 2011-122011-12A这个认证，但该协议无法防止重放攻击。 这个认证， 这个认证13 但该协议无法防止重放攻击。
（2）无需第三方参与的单向认证 协议执行的步骤如下（如图5 所示）： 协议执行的步骤如下（如图5-3所示）：
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下面简单介绍基于一次性口令的身份认证系统（S/KEY），目 下面简单介绍基于一次性口令的身份认证系统（S/KEY），目 ）， S/KEY现已经作为标准的协议RFC1760。 现已经作为标准的协议RFC1760 前S/KEY现已经作为标准的协议RFC1760。 S/KEY的认证过程 （1）S/KEY的认证过程 S/KEY的认证过程如图 的认证过程如图5 所示，步骤如下： S/KEY的认证过程如图5-5所示，步骤如下：
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3.2.2 静态口令认证技术
当前，最基本、最常用的身份认证技术就是“用户名+静态口令” 当前 ， 最基本、 最常用的身份认证技术就是“用户名+ 静态口令” 认证。静态口令认证一般分为两个阶段： 阶段是身份识别阶段， 认证。 静态口令认证一般分为两个阶段：第1 阶段是身份识别阶段， 确认认证对象是谁； 阶段是身份验证阶段， 确认认证对象是谁 ；第2阶段是身份验证阶段， 获取身份信息进行 验证。 验证。 静态口令认证虽然具有用户使用简单、方便， 静态口令认证虽然具有用户使用简单、方便，线路上传输的数据 量最小，后台服务器数据调用最小，速度最快， 量最小，后台服务器数据调用最小，速度最快，实现的成本最低等 优势，但在口令强度、口令传输、口令验证、 优势，但在口令强度、口令传输、口令验证、口令存储等许多环节 都存在严重的安全隐患，可以说是最不安全的认证技术。 都存在严重的安全隐患，可以说是最不安全的认证技术。