密钥分配与密钥管理

本科生学位课： 本科生学位课：现代密码学

第五章密钥分配与密钥管理主讲教师：董庆宽 主讲教师： 研究方向： 研究方向：密码学与信息安全 Email :qkdong@

本章提要5.1 单钥加密体制的密钥分配 5.2 公钥加密体制的密钥管理 5.3 密钥托管 5.4 随机数的产生 5.5 秘密分割

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5.1 单钥加密体制的密钥分配5.1.1 密钥分配的基本方法两个用户(主机、进程、应用程序) 两个用户(主机、进程、应用程序)在用单钥密码体制进 行保密通信时，首先必须有一个共享的秘密密钥 共享的秘密密钥， 行保密通信时，首先必须有一个共享的秘密密钥，为防止 攻击者得到密钥，还必须时常更新密钥 因此， 时常更新密钥。 攻击者得到密钥，还必须时常更新密钥。因此，密码系统 的强度也依赖于密钥分配技术 两个用户A和 获得共享密钥的方法有以下 获得共享密钥的方法有以下4种 两个用户 和B获得共享密钥的方法有以下 种：密钥由A选取并通过物理手段发送给 选取并通过物理手段发送给B ① 密钥由 选取并通过物理手段发送给 密钥由第三方选取并通过物理手段发送给A和 由第三方选取并通过物理手段发送给 ② 密钥由第三方选取并通过物理手段发送给 和B 如果A、 事先已有一密钥 则其中一方选取新密钥后， 事先已有一密钥， ③ 如果 、B事先已有一密钥，则其中一方选取新密钥后，用已 有的密钥加密新密钥并发送给另一方 如果A和 与第三方C分别有一保密信道 分别有一保密信道， ④ 如果 和B与第三方 分别有一保密信道，则C为A、B选取密钥 为 、 选取密钥 分别在两个保密信道上发送给A、 后，分别在两个保密信道上发送给 、B3/80

和第2种方法称为人工发送 第1和第 种方法称为人工发送 和第在通信网中，若只有个别用户想进行保密通信， 在通信网中，若只有个别用户想进行保密通信，密 钥的人工发送还是可行的。然而如果所有用户都要 钥的人工发送还是可行的。然而如果所有用户都要 求支持加密服务， 求支持加密服务，则任意一对希望通信的用户都必 须有一共享密钥。如果有n个用户 个用户， 须有一共享密钥。如果有 个用户，则密钥数目为 n(n-1)/2。因此当 很大时，密钥分配的代价非常大， 很大时， 。因此当n很大时 密钥分配的代价非常大， 密钥的人工发送是不可行的

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对于第3种方法 对于第 种方法攻击者一旦获得一个密钥就可获取以后所有的密钥； 攻击者一旦获得一个密钥就可获取以后所有的密钥； 而且用这种方法对所有用户分配初始密钥时 分配初始密钥时， 而且用这种方法对所有用户分配初始密钥时，代价 仍然很

大。 仍然很大。

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第4种方法比较常用 种方法比较常用其中的第三方通常是一个负责为用户分配密钥的密钥 其中的第三方通常是一个负责为用户分配密钥的密钥 分配中心(KDC)。 分配中心 。 这时每一用户必须和密钥分配中心有一个共享密钥， 这时每一用户必须和密钥分配中心有一个共享密钥， 称为主密钥。(可通过第二种方法 主密钥。(可通过第二种方法) 称为主密钥。(可通过第二种方法) 通过主密钥分配给一对用户的密钥k 称为会话密钥， 通过主密钥分配给一对用户的密钥 s称为会话密钥， 用于这一对用户之间的保密通信。 用于这一对用户之间的保密通信。 通信完成后，会话密钥即被销毁。如上所述，如果用 通信完成后，会话密钥即被销毁。如上所述， 户数为n,则会话密钥数为n(n-1)/2。但主密钥数却只 户数为 ，则会话密钥数为 。 主密钥可通过物理手段发送。 需n个，所以主密钥可通过物理手段发送。 个 所以主密钥可通过物理手段发送

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5.1.2密钥分配的一个实例 密钥分配的一个实例 密钥分配的如图： 假定两个用户A、 分别与密钥分配中心 分别与密钥分配中心KDC (key distribution 如图 ： 假定两个用户 、 B分别与密钥分配中心 center)有一个共享的主密钥 A和 KB,A希望与 建立一个共享的一次性 有一个共享的主密钥K 希望与B建立一个共享的 有一个共享的主密钥 希望与 建立一个共享的一次性 会话密钥，可通过以下几步来完成： 会话密钥，可通过以下几步来完成： ① A向KDC发出会话密钥请求 向 发出会话密钥请求 表示请求的消息由两个数据项组成: 表示请求的消息由两个数据项组成 第1项Request是A和B的身份 项 是 和 的身份

项是这次业务的惟一识别符N 为一次性随机数，可以是时戳、 第2项是这次业务的惟一识别符 1,称N1为一次性随机数，可以是时戳、 项是这次业务的惟一识别符 计数器或随机数 每 次 的 N1 都 应 不同，且为防 止假冒，应使 敌 手 对 N1 难 以 猜测。因此用 随机数作为这 个识别符最为 合适。 合适。防重放，防篡改 防重放，

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② KDC为A的请求发出应答 为 的请求发出应答应答由K 加密，只有A能成功解密 能成功解密， 应答由 A加密，只有 能成功解密，且A可相信这一消息的确是由 可相信这一消息的确是由 KDC 发出的。 发出的。 消息中包括A希望得到的两项内容： 消息中包括 希望得到的两项内容： 希望得到的两项内容 一次性会话密钥K 一次性会话密钥 S; A在①中发出的请求，包括一次性随机数N1,目的是使 将收到的 在 中发出的请求，包括一次性随机数 目的是使A将收到的 应答与发出的请求相比较

, 应答与发出的请求相比较，看是否匹配 A能验证自己发出的请求在被 能验证自己发出的请求在被KDC收到之前，是否被他人篡改 收到之前， 能验证自己发出的请求在被 收到之前 A还能根据一次性随机数相信收到的应答不是重放的过去的应答 还能根据一次性随机数相信收到的应答不是重放的过去的应答 消息中还有B希望得到的两项内容： 消息中还有 希望得到的两项内容： 希望得到的两项内容 一次性会话密钥K 一次性会话密钥 S; A的身份(例如A的网络地址)IDA。 的身份(例如 的网络地址 的网络地址) 的身份 这两项由K 加密，将由A转发给 转发给B,以建立A、 之间的连接 这两项由 B加密，将由 转发给 ，以建立 、B之间的连接 并用于向B证明 的身份 并用于向 证明A的身份。 证明 的身份。8/80

存储会话密钥K 并向B转发 转发E ③ A存储会话密钥 S,并向 转发 KB[KS‖IDA] 存储会话密钥因为转发的是由K 加密后的密文， 因为转发的是由 B加密后的密文，所以转发过程不会被窃听 B收到后，可得会话密钥KS,并从 A可知另一方是 ，而且还从 收到后，可得会话密钥 并从ID 可知另一方是A, 收到后 EKB知道 S的确来自 知道K 的确来自KDC 这一步完成后，会话密钥就安全地分配给了 、 。 这一步完成后，会话密钥就安全地分配给了A、B。然而还能继 续以下两步工作： 续以下两步工作：

用会话密钥K ④ B用会话密钥 S加密另一个一次性随机数 2,并将加 用会话密钥 加密另一个一次性随机数N 密结果发送给A 密结果发送给 作为对B的应答 是对N ⑤ A以f(N2)作为对 的应答，其中 是对 2进行某种变换 以 作为对 的应答，其中f是对 (例如加 的函数，并将应答用会话密钥加密后发送给 例如加1)的函数 例如加 的函数，并将应答用会话密钥加密后发送给B这两步可使B相信第③ 这两步可使 相信第③步收到的消息不是一个重放 相信第 注意： 步就已完成密钥分配， 两步结合第③ 注意： 第③步就已完成密钥分配，第④、⑤两步结合第③步执行 的是认证功能9/80

5.1.3 密钥的分层控制网络中如果用户数目非常多且分布的地域非常广， 网络中如果用户数目非常多且分布的地域非常广，则需要使 用多个KDC的分层结构 用多个 的分层结构在每个小范围(如一个 或一个建筑物) 都建立一个本地 本地KDC …… 此处隐藏：3199字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……