6第六讲 消息鉴别

H (M
S )]]
－ 仅 A和 B共 享 S • 提 供 保 密 － 仅 A和 B共 享 密 钥 k
提供完整性: -H(M) 值比较
14
基于HASH的鉴别
Hash函数的分类
根据安全水平 弱无碰撞：散列函数h称为是弱无碰撞的，是指对给定消息x X， 弱无碰撞：散列函数h称为是弱无碰撞的，是指对给定消息x ∈ X，在 计算上几乎找不到异于x ∈X， h(x)=h(x')。 计算上几乎找不到异于x的x‘∈X，使h(x)=h(x')。 ∈X 强无碰撞：散列函数h被称为是强无碰撞的, 强无碰撞：散列函数h被称为是强无碰撞的,是指在计算上几乎不可能 找到相异的x h(x)=h(x')。 找到相异的x，x‘，使得h(x)=h(x')。 ，使得h(x)=h(x') 强无碰撞自然含弱无碰撞！ 注：强无碰撞自然含弱无碰撞！ 根据是否使用密钥 带秘密密钥的Hash函数: Hash函数 带秘密密钥的Hash函数:消息的散列值由只有通信双方知道的秘密密 来控制。此时，散列值称作MAC MAC。 钥K来控制。此时，散列值称作MAC。 不带秘密密钥的Hash函数：消息的散列值的产生无需使用密钥。 Hash函数 不带秘密密钥的Hash函数：消息的散列值的产生无需使用密钥。此 散列值称作MDC MDC。 时，散列值称作MDC。
E k [H (M )]
• 提供完整性: 提供完整性 -H(M) 值比较 提供鉴别 加密保护H(M) 只有A有密钥K H(M)， -加密保护H(M)，只有A有密钥K hash函数和加密函数的合成即是 函数和加密函数的合成即是MAC -hash函数和加密函数的合成即是MAC 不提供保密
10
基于HASH的鉴别
3
二、基于消息加密的鉴别
加密技术可用于消息鉴别 基于对称加密的鉴别： 基于对称加密的鉴别：
A
B
• 提供保密： 仅A和B共享密钥 提供保密： 共享密钥K 和 共享密钥 • 提供消息源鉴别： 仅A和B共享密钥 提供消息源鉴别： 共享密钥K 和 共享密钥 • 不提供消息完整性鉴别
4
二、基于消息加密的鉴别
基于HASH的鉴别
Hash函数通用结构
20
基于HASH的鉴别
MD5描述 Merkle于1989年提出hash function模型 Merkle于1989年提出hash function模型 年提出 Rivest于1990年提出 年提出MD4(RFC Ron Rivest于1990年提出MD4(RFC 1320) 1992年 完成MD5 1992年, Ron Rivest 完成MD5 (RFC 1321) 在最近数年之前,MD5是最主要的hash算法 在最近数年之前,MD5是最主要的hash算法 ,MD5是最主要的hash 现行美国标准SHA现行美国标准SHA-1以MD5的前身MD4为基础 SHA MD5的前身MD4为基础 的前身MD4
因此，如果要概率为50%，则n=23
18
基于HASH的鉴别
生日攻击实例
A准备两份合同 和M-，一份 会同意，一份会取走他的财产而 准备两份合同M和 ，一份B会同意 会同意， 准备两份合同 被拒绝 A对M和M- 各做 处微小变化（保持原意），分别产生 对 和 各做32处微小变化 保持原意），分别产生232个 处微小变化（ ），分别产生 个 64位hash值 位 值 根据前面的结论，超过 的概率能找到一个M和一个 根据前面的结论，超过0.5的概率能找到一个 和一个 的概率能找到一个 和一个M- ，它们 的hash值相同 值相同 A提交 ，经B审阅后产生 位hash值并对该值签名，返回给 提交M， 审阅后产生64位 值并对该值签名， 提交 审阅后产生 值并对该值签名 返回给A A用M- 替换 用 替换M 结论： 必须足够长（ 结论：Hash必须足够长（ 128， 160，224，256，…） 必须足够长 ， ， ， ， ）
鉴别目的： 鉴别目的：
实体鉴别： 实体鉴别：验证一个实体的身份 消息鉴别: 消息鉴别 消息源鉴别：验证消息的发送者是真正的，而不是冒充的。 消息源鉴别：验证消息的发送者是真正的，而不是冒充的。 消息完整性鉴别： 消息完整性鉴别：认证在传送过程中消息数据未被未授权篡改或 损坏。 损坏。 抗抵赖性：发送消息者事后不能否认他发送的消息。 抗抵赖性：发送消息者事后不能否认他发送的消息。
使其比特数与448模512同余，即填充后的消息长度为512的整数倍少 使其比特数与448模512同余，即填充后的消息长度为512的整数倍少 448 同余 512 64（ 448+64=512）。即使消息本身已满足此长度要求， ）。即使消息本身已满足此长度要求 64（因为 448+64=512）。即使消息本身已满足此长度要求，仍需进 行填充。 行填充。
2
一、鉴别服务概述
主要的鉴别技术包括： 主要的鉴别技术包括：
消息加密函数(Message (1) 消息加密函数(Message encryption) (2) 消息鉴别码 MAC(Message Authentication Code) 散列函数(Hash (3) 散列函数(Hash Function)
MD5: 输入：任意长度的报文 输入： 输入分组长度：512 bit 输入分组长度： 输出：128 bit 报文 输出：
21
基于HASH的鉴别
MD5示意图 示意图
× ×
个字） 以512位（16个字）的分组为单位进行串行处理 位 个字
22
基于HASH的鉴别
MD5算法描述
报文填充( 报文填充 得M1)
散列函数基本用法(3)
提供完整性: 提供完整性 H(M) 值比较 不提供保密 提供数字签名 加密保护H(M) 加密保护 仅A能生成 E kR [H(M )] 能生成
a
11
基于HASH的鉴别
散列函数基本用法(4)
• 提 － － 供 加 仅 鉴 密 A 能 别 保 生 和 护 成 数 H ( E 字 M
5
二、基于消息加密的鉴别
基于公钥加密的认证（ ） 基于公钥加密的认证（2）
A
B
• 提供消息源鉴别：KRa 提供消息源鉴别： • 提供消息保密：KUb 提供消息保密： • 不提供消息完整性认证
6
三、基于HASH的鉴别
H(M): h = H ( M )
输入为任意长度的消息M; 输入为任意长度的消息M; 输出为一 个固定长度的散列值， 个固定长度的散列值，称为消息摘 Digest） 要(Message Digest） H(M)是消息M H(M)是消息M的所有位的函数并提 是消息 供错误检测能力： 供错误检测能力：消息中的任何一 位或多位的变化都将导致该散列值 的变化 H(M)又称为：哈希函数、 H(M)又称为：哈希函数、数字指纹 又称为 print)、 （Digital finger print)、压缩 Compression)函数 函数、 （Compression)函数、数据鉴别码 code） （Data authentication code）等 散列函数的用途 消息的完整性、 • 消息的完整性、 • 数字签名
提供完整性: -H(M) 值比较 不提供保密性
S（salt) 是随机串,这种加盐 的方法能更好地防范主动攻击 且无需加密计算
• 加密软件很慢 • 加密硬件的开销很大 • 加密算法可能受专利保护 • 加密算法可能受出口的限制.
13
基于HASH的鉴别
散列函数基本用法(6)
A → B : E k [M • 提 供 鉴 别
第六讲 消息鉴别
（数据鉴别） 数据鉴别）
1
一、概述
从某种意义上说，鉴别或认证技术可能比信息加密本身更加重要。 从某种意义上说 ， 鉴别或认证技术可能比信息加密本身更加重要 。 以电子商务为例，很多情况下用户并不要求购物信息保密， 以电子商务为例，很多情况下用户并不要求购物信息保密，只要确认 网上商店不是假冒的（这需要身份鉴别服务） 网上商店不是假冒的（这需要身份鉴别服务），自己与网上商店交换 的信息未被第三方修改或伪造（这需要消息完整性服务） 的信息未被第三方修改或伪造（这需要消息完整性服务），并且网上 商家不能赖帐（这就需要抗抵赖性服务） 商家也是如此。 因此， 商家不能赖帐（这就需要抗抵赖性服务）, 商家也是如此。 因此， 消息鉴别服务通常与保密服务、完整性服务， 消息鉴别服务通常与保密服务、完整性服务，拒绝否认服务关联
15
基于HASH的鉴别
散列函数的性质： Hash要产生其他数据块的“指纹”，从而用于消息认证， 要产生其他数据块的“ 要产生其他数据块的 指纹” 从而用于消息认证， 必须具有下列性质： 必须具有下列性质：
能用于任意大小的分组； ① H能用于任意大小的分组；且产生的消息摘要长度固定 对任何给定的x H(x)要相对易于计算 要相对易于计算； ② 对任何给定的x，H(x)要相对易于计算； 对任何给定的hash hash值 寻找x使得H(x)=h在计算上是不可行的， H(x)=h在计算上是不可行的 ③ 对任何给定的hash值h，寻找x使得H(x)=h在计算上是不可行的，即 单向性.因此， 单向性.因此，伪造或篡改一个报文并使其与原报文具有相同的信息 摘要是计算不可行的 找到任何满足H(x)=H(y)的偶对(x,y)在计算上是不可行的。 H(x)=H(y)的偶对(x,y)在计算上是不可行的 ④ 找到任何满足H(x)=H(y)的偶对(x,y)在计算上是不可行的。
17
基于HASH的鉴别
假设有n个人，如果要彼此生日都不相同，则第一个人的生日是随意的，第2、3 …n个人与其他人生日不同的概率分别为：
364 363 365 − (n − 1) , ,⋯ 365 365 365
因此，n个人中两个人生日相同的概率为：
364× 363×⋯365− (n −1) 365! 1− = n−1 365 365n (365− n)!