网络安全 教案 第4章_

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4.1.3 公开密钥体制的密钥管理

公钥证书
可信的第三方，来签发和管理证书

分布式密钥管理
PGP：通过介绍人（introducer）的密钥转介方式
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4.2 消息认证
4.2.1 数据完整性验证 4.2.2 单向散列函数 4.2.3 消息摘要算法MD5 4.2.4 数字签名 4.2.5 签名算法DSA
Client
1 2 3 4
AS
Kerberos
5
TGS
Server
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4.4 公钥基础设施——PKI
4.4.1 PKI的定义、组成及功能 4.4.2 CA的功能 4.4.3 PKI的体系结构

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4.4.1 PKI的定义、组成及功能

PKI就是一个用公钥概念和技术实现的、为网络 的数据和其它资源提供具有普适性安全服务的 安全基础设施。 PKI概念和内容是动态的、不断发展的。 完整的PKI系统必须具有权威认证机关(CA)、数 字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系 统、应用接口等基本构成部分
2、 数字签名的实现方法
使用对称加密和仲裁者实现数字签名
C' M D
KBC
KBC
M
E M S
KAC
E
S
C
D
KAC
B方
A方
仲裁第三方
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4.2.4 数字签名
（2）使用公开密钥体制进行数字签名

A用他的私人密钥加密消息，从而对文件签名； A将签名的消息发送给B； B用A的公开密钥解消息，从而验证签名；

A用自己的私人密钥对文件的散列值进行签名； B用自己的私人密钥对文件的散列值进行签名； B把文件与自己的签名及A的签名一起发送给C； C用A的公开密钥验证A的签名，用B的公开密钥 验证B的签名；
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4.2.4 数字签名
（6）盲签名

A将消息m乘以一个随机数得到m’，这个随机数 通常称为盲因子，A将盲消息发给B； B在收到的消息m’上签名，然后将签名Sig(m’) 发给A； A通过去除盲因子可从B在m’上的签名Sig(m’)中 获得B对m的签名Sig(m)；
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4.2.3 消息摘要算法MD5
轮运算 每一轮要进行16次操作，分别针对512bit消息分组中的 16个32bit子分组进行

轮函数 FF(a,b,c,d,Mj,s,ti) 表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<<<s) GG(a,b,c,d,Mj,s,ti) 表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<<<s) HH(a,b,c,d,Mj,s,ti) 表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<<<s) II(a,b,c,d,Mj,s,ti) 表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<<<s)
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4.2.4 数字签名

数字签名机制 作用
消息源认证：
消息的接收者通过签名可以确信消息确实来自于声明的发送者。
不可伪造：
签名应是独一无二的，其它人无法假冒和伪造。
不可重用：
签名是消息的一部分，不能被挪用到其它的文件上。
不可抵赖：
签名者事后不能否认自己签过的文件。
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4.2.4 数字签名
1、 数字签名的基本原理
User2
Usern
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根CA：制定和审批CA的总政策，为自己自 签根证书，为二级CA签发管理证书，负 责交叉认证 政策性CA：制定具体的管理制度、运行规 范；安装根CA签发的证书，为第三级CA 签发证书、管理证书以及管理CRL 运营CA：安装上级签发的证书，为用户颁 布实体证书，负责认证和管理CRL
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3、网络结构的PKI系统
主体 CA1 CA1 公钥 CA2 签名 主体 CA2 CA2 公钥 CA1 签名
CA1
CA2
主体 User1 User1 公钥 CA1 签名
主体 User2 User2 公钥 CA2 签名
User1
User2
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交叉认证基于对等关系建立，包括两个操作： 1、操作是两个域之间信任关系的建立；2、 验证由已经交叉认证的CA签发的用户证 书的可信赖性
对称密码体制的密钥管理 公开密钥体制的密钥管理
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4.1.1密钥产生及管理概述
密钥的生存期



密钥的产生 密钥的分配 启用密钥/停有密钥 替换密钥或更新密钥 撤销密钥 销毁密钥
4
4.1.1密钥产生及管理概述
（1）密钥的产生

弱密钥：姓名、生日、常用单词等
ligang1983,19820812,Hello,birthday,May
2、MD5算法描述 以512bit的分组来处理输入消息 填充消息：
在消息后面附一个1，然后填充上所需要的位数的0，然 后在最后的64位上附上填充前消息的长度值，填充后长 度恰为512的整数倍

每一分组又划分为16个32bit的子分组
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4.2.3 消息摘要算法MD5
MD5主循环 ：输入为512比特分组（16个32bit字）
ANSI X9.17密钥的生成
Ri=Ek(Ek(Ti)⊕Vi) Vi+1=Ek(Ek(Ti)⊕Ri)
T
加密 加密
Vi +1
Vi
加密
Ri
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4.1.1密钥产生及管理概述
密钥的分发 密钥的更新：从旧的密钥产生新的密钥

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4.1.1密钥产生及管理概述
密钥的存储和备份 口令和密码记在脑子里 口令和密码记在纸上 密钥存储在硬件的介质 上 密钥托管 （前提是：管理员必须是可以 信任的 ） 秘密共享协议 （m,n）门限方案
例如：FF（a，b，c，d，M0，7，0xd76aa478）
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4.2.3 消息摘要算法MD5

链接变量
A=0x01234567 B=0x89abcdef C=0xfedcba98 D=0x76543210

四个非线性函数
F(X,Y,Z)=( X∧Y)∨((¬X) ∧Z) G(X,Y,Z)=(X∧Z) ∨(Y∧(¬ Z)) H(X,Y,Z)=X⊕Y⊕Z I(X,Y,Z)=Y⊕(X∨ (¬ Z)) (其中⊕为异或，∧为与，∨为或，¬ 为反)
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我国CA认证现状 1. 中国电信CA安全认证系统（CTCA）
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4.4.3 PKI的体系结构

1、单个CA的PKI结构
2、分层结构的PKI
PKI结构简单，容易实现，其扩展性较差

Root CA
Policy CA
Operation CA
个人 证书
代码 证书 呆子
企业 证书
服务器 证书
User1
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4.2.2 单向散列函数
单向散列函数的性质：
输入长度任意； 输出长度固定； 给定一个输入X，计算H(x)很容易 给定一个hash值h,想找到一个X，使H(X)=h非常难 给定X，求Y，使H(X)=H(Y)很难


找到（X，Y），使H(X)=H(Y)很难
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4.2.2 单向散列函数
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PKI安全性： 1、私有密钥存储安全问题 2、废止证书时间与废止证书的声明出现 在公共可访问列表的时间之间会有一段延 迟，而无效证书可能在这段时间内被使用。 3、CA服务器的安全问题
利用单向散列函数生成消息的指纹

不带密钥的单向散列函数， 任何人都能验证消息的散列值； 带密钥的散列函数，散列值是预映射和密钥的函数 只有拥有密钥的人才能验证散列值。
单向散列算法
Snefru算法、N-Hash算法、MD2算法、MD4算法、 MD5算法，SHA-1
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4.2.3 消息摘要算法MD5




附加在数据单元上的一些数据或是对数据单元 所作的密码变换(并非是书面签名的数字图像化) 确认数据单元的来源和数据的完整性 只有通过签名者的私有信息才能产生 双方发生争议时，可由第三方仲裁 签名与消息有关
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数字签名的主要应用领域
1、电子商务领域 2、电子政务领域 3、金融领域
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4.2.4 数字签名
网络安全与管理
第四章 密码学应用
学习目标
密钥的生命周期及密钥管理的概念 对称密钥体制、公钥体制的密钥管理方法 消息认证的原理和方法 PKI的原理 数字证书的应用 windows2000的证书服务

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4.1 密钥管理
4.1.1密钥产生及管理概述
4.1.2 4.1.3
字典攻击
把最可能的密钥组成字典，利用这个方法能够破译一般计算机40% 以上的口令

避开弱密钥
用标点符号分开一个词，如：splen&did 用一个长句子生成一个密钥，如： Timing Attack on Implementation of Diffie-Hellman.TaoIoDH
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4.1.1密钥产生及管理概述



ClientAS的消息：c,tgs ASClient的消息： {Kc,tgs}Kc，{Tc,tgs}Ktgs ClientTGS的消息： {Ac,s}Kc,tgs， {Tc,tgs}Ktgs TGSClient的消息： {Kc,s}Kc,tgs，{Tc,s}Ks ClientServer的消息： {Ac,s}Kc,s，{Tc,s}Ks