35、Kerberos协议：认证与密钥管理的全面解析

Kerberos协议：认证与密钥管理的全面解析

1. 对称密码学中的密钥管理

在公钥密码学诞生之前，加密密钥的管理是一个重大的实际问题。当时，密钥必须通过绝对保密的物理介质（如纸张、穿孔纸带、磁带）进行交换。如今，像公钥基础设施（PKI）、信任网络或基于身份的加密等密钥管理概念，都依赖于公钥技术才能实现。

不过，可扩展的密钥管理问题也可以仅通过对称密码学来解决。Kerberos协议就是这些理念最广泛使用但相对不太为人所知的实现方式。

仅使用对称密码学，要让 $n$ 个参与者进行机密通信，需要 $\frac{n(n - 1)}{2}$ 个密钥，即每对参与者之间都有一个唯一的密钥。当 $n$ 很大时，安全管理这么多密钥几乎是不可能的。这种密钥管理方式主要用于军事和外交领域，因为在这些领域存在现实世界的机密渠道（如秘密密码本、外交行李）来交换密钥。

20世纪70年代末，第一批大型计算机网络建立时，新的概念应运而生，其中包括可信第三方（TTP）。在公钥密码学中，颁发X.509证书的认证机构（CA）就是TTP。在对称密码学中，TTP通过复杂的加密协议集成到计算机网络中。对称TTP方案的前提是每个参与者都与TTP共享一个秘密密钥。

以下是一些使用TTP的协议，它们旨在让两个参与方 $C$ 和 $S$ 建立一个共享会话密钥 $k_{CS}$，用于认证或加密。这些协议的通信模式各不相同：
- Needham - Schroeder
- Kerberos
- Single - Sign - On
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