35、Kerberos协议：原理、应用与安全分析

Kerberos协议：原理、应用与安全分析

1. 对称加密与密钥管理

在公钥密码学出现之前，加密密钥的管理是一个重大的实际问题，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，诸如公钥基础设施（PKI）、信任网或基于身份的加密等密钥管理概念，只能通过公钥技术实现。但可扩展的密钥管理问题也可以仅使用对称加密来解决，Kerberos协议便是这种理念最广泛使用但相对不太为人所知的实现方式。

仅使用对称加密时，若要使 $n$ 个参与者能够进行机密通信，需要 $\frac{n(n - 1)}{2}$ 个密钥，即每对参与者之间恰好有一个密钥。当 $n$ 很大时，安全管理如此多的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）可用于交换此类密钥。

20世纪70年代末，第一批大型计算机网络建立时，出现了新的概念，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；在对称加密中，TTP通过复杂的加密协议集成到计算机网络中。对称TTP方案的一个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 $k_{CS}$，该密钥可用于认证或加密。这些协议的通信模式有所不同，具体如下表所示：
| 协议名称 | 通信模式 | 描述 |
| — | — | — |
| Wide - Mouthed - Frog | TTP - C - S | 参与方 $C$ 首先联系TTP，TTP再与参与方 $S$ 建立连接 |
| Otway Re