對稱加密的對稱密鑰分發

密鑰分發的可能方式

　　1、A選擇一個密鑰后以物理的方式傳遞給B

　　2、第三方選擇密鑰后物理地傳給A和B

　　3、如果A和B先前或最近使用過一個密鑰，則一方可以將 新密鑰用舊密鑰發送給另一方

　　4、如果A和B到第三方C有加密連接，則C可以在加密連接上發送密鑰給A、B

　　分析：

　　1和2都需要人工交付，對鏈路加密（設備一對一連接）可行，對網絡通信則不可行，因為網絡通信涉及大量密鑰

　　對於3，一旦攻擊者獲得一個密鑰，則后序所有密鑰便都不再安全。

　　4需要第三方即密鑰分發中心，在網絡通信中得到了廣泛的應用。

 

密鑰分發方案

　　基本原理：密鑰分發中心KDC和每個終端用戶都共享一對唯一的主密鑰（用物理的方式傳遞，如U盾）。終端用戶之間每次會話，都要向KDC申請唯一的會話密鑰，會話密鑰通過與KDC共享的主密鑰加密來完成傳遞。

　　典型方案描述

　　　　

　　　　1、A以明文形式向KDC發送會話密鑰請求包。包括通話雙方A、B的身份以及該次傳輸的唯一標識N1，稱為臨時交互號(nonce)。

　　　　　　臨時交互號可以選擇時間戳、隨機數或者計數器等。KDC可根據臨時交互號設計防重放機制。

　　　　2、KDC返回的信息包括兩部分。

　　　　　　第一部分是A想獲取的信息，用A的主密鑰K_A加密，包括通話密鑰K_s和KDC收到的請求包內容用以驗證消息到達KDC前是否被修改或者重放過。

　　　　　　第二部分是B想獲取的信息，用B的主密鑰K_B加密，包括通話密鑰K_s和A的身份。A收到后這部分消息便原樣發給B。

　　　　3、為保證A發給B的會話密鑰信息未被重放攻擊，A、B使用會話密鑰進行最后的驗證。

　　　　　　B使用新的會話密鑰K_s加密臨時交互號N₂並發給A。A對N₂進行一個函數變換后，用會話密鑰發給B驗證。

　　

　　對於大型網絡，可以建立KDC的層次體系來使得主密鑰分發的開銷最小化。

　　透明的密鑰控制方案

　　　　其中心思想是通過設定專門的會話安全單元（SSM）來完成代表主機、獲取會話密鑰和加密會話消息的功能

　　　　　

　　分布式的密鑰控制方案

　　　　該方案的核心思想是將每個終端都兼職干KDC的活。這顯然大大增加了主密鑰的數量（N(N-1)/2個），適合一些對KDC安全性要求高的中小系統。

　　　　

　　　　K_m是AB共享的主密鑰。

 

　　會話密鑰生命周期

　　　　對於面向對象的協議，在會話整個生命周期中使用同一個會話密鑰，為每次新的會話使用新的會話密鑰。若一個會話的生命周期很長，則周期性改變會話密鑰。

　　　　對於無連接的協議如面向事務的協議，則可約定時間或者數量分配不同的會話密鑰

 　　

　　控制密鑰的使用

　　　　目的：

　　　　　　1、通過某種標識區分密鑰的種類及使用范圍

　　　　　　2、避免主密鑰作為數據加密密鑰帶來的安全風險

　　　　控制向量解決方案：

　　　　　　1、KDC生成會話密鑰K_s，同時使用一個控制向量CV，根據約定的規范描述會話密鑰的用法和限制。然后用以下公式生成消息返回給用戶。

　　　　　　　　　　C = E([K_m⊕h(CV)] , K_s) || CV　　　　　　　　h為Hash函數    K_m是用戶主密鑰     

　　　　　　2、用戶可直接通過逆操作還原會話密鑰　　K_s = D([K_m⊕h(CV)] , E([K_m⊕h(CV)] , K_s)) 

　　　　　　這樣，通過將主密鑰與CV異或避免了主密鑰可能的暴露，同時也規范了會話密鑰的使用。