7、现代密码学认证密钥建立协议详解

现代密码学认证密钥建立协议详解

在当今数字化时代，网络安全至关重要，特别是在数据传输和身份验证方面。认证密钥建立协议在确保通信双方安全交换信息方面起着关键作用。下面将详细介绍一系列认证密钥建立协议，包括其原理、设计、攻击与修复等方面。

1. 脆弱的网络环境与威胁模型

大型网络（如互联网）通常是开放的，这意味着各种主体（计算机、设备、资源、服务提供商、个人或组织）可以自由加入并进行消息收发，无需“超级”主体授权。然而，这样的开放环境中存在恶意攻击者，他们不仅会被动窃听，还会主动篡改、伪造、复制、重路由、删除或注入消息，这些恶意行为可能对接收方造成破坏。在密码学中，这类攻击者被称为主动攻击者，这里将其命名为 Malice。

Dolev 和 Yao 提出的威胁模型被广泛接受为密码协议的标准威胁模型。在该模型中，Malice 具有以下特点：
- 可以获取网络中传输的任何消息。
- 是网络的合法用户，能够与其他用户发起对话。
- 有机会成为任何主体的接收方。
- 可以冒充其他主体向任何主体发送消息。

不过，Malice 并非无所不能，存在一些他无法完成的事情，例如：
- 无法猜测从足够大空间中选取的随机数。
- 在没有正确的秘密（或私有）密钥的情况下，无法从给定的密文中恢复明文，也无法根据给定的明文创建有效的密文（针对完美加密算法）。
- 无法找到与给定公钥匹配的私钥。
- 通常无法控制计算环境的许多私有区域，如主体离线计算设备的内存访问。

2. 认证服务器的作用

当两个主体（如 Alice 和 Bob）希望在完全不安全的网络上进行安全通信，且他们