14、密码学协议中的密钥交换与实体认证

密码学协议中的密钥交换与实体认证

在当今数字化的时代，信息安全至关重要，尤其是在数据传输和身份验证方面。密码学协议在保障信息安全中起着关键作用，它涉及到密钥交换和实体认证两个重要方面。

1. 密钥交换与实体认证的重要性

在信息传输过程中，密钥的安全交换是保证数据机密性的基础。使用会话密钥和主密钥的两级概念，不仅能确保密钥以安全的方式交换，还能提供更高的安全性。如果会话密钥被泄露，仅影响当前会话，过去或未来的其他会话不受影响。而且，会话密钥在需要时生成，使用后丢弃，无需大量存储，减少了密钥存储的安全风险。

实体认证则能有效防止身份冒用。例如，Alice 通过签署特定消息向 Bob 证明自己的身份。但为了防止重放攻击，有两种方法：一是在消息中加入 Bob 的名字和时间戳，Bob 仅接受首次出现的消息；二是使用随机数，Bob 选择随机数发送给 Alice，Alice 将其加入消息并签名后返回，Bob 检查随机数和签名的有效性。

2. 常见的密钥交换与实体认证协议

2.1 Kerberos 协议

Kerberos 是一种分布式认证服务，它利用对称密码学和可信第三方，提供实体认证和密钥建立。该协议的核心是 Kerberos 认证服务器 T，它与网络中的每个客户端 A 和服务器 B 分别共享对称加密密钥 kA 和 kB。

当客户端 A 想要访问服务器 B 时，执行以下步骤：
1. A 向认证服务器 T 发送请求，请求访问服务器 B 的凭证。
2. T 生成新的会话密钥 k，并创建一个用 B 的密钥 kB 加密的票据 t 和用 A 的密钥 kA 加密的会话密钥 k，发送给 A。