第7章 协议安全技术(认证协议)

2020/1/27电子科技大学计算机科学与工程学院计算系统与网络安全ComputerSystemandNetworkSecurity2020/1/27X.509认证协议Kerberos认证协议第7章协议安全技术（认证协议）身份认证技术回顾2020/1/27X.509认证协议Kerberos认证协议第7章协议安全技术（认证协议）身份认证技术回顾2020/1/27回顾：身份认证身份认证的定义：声称者向验证者出示自己的身份的证明过程证实客户的真实身份与其所声称的身份是否相符的过程身份认证又叫身份鉴别、实体认证、身份识别认证目的：使别的成员（验证者）获得对声称者所声称的事实的信任。身份认证是获得系统服务所必须的第一道关卡。2020/1/27回顾：身份认证（续）身份认证可以分为本地和远程两类。本地：实体在本地环境的初始化鉴别（就是说，作为实体个人，和设备物理接触，不和网络中的其他设备通信）。远程：连接远程设备、实体和环境的实体鉴别。实体鉴别可以是单向的也可以是双向的。单向认证是指通信双方中只有一方向另一方进行鉴别。双向认证是指通信双方相互进行鉴别。2020/1/27回顾：身份认证（续）身份认证系统的组成：认证服务器认证系统用户端软件认证设备认证协议示证者可信第三方验证者APAPAP攻击者2020/1/27回顾：身份认证（续）常见的协议PAPCHAPKerberosX.5092020/1/27口令认证协议PAPPAP：PasswordAuthenticationProtocol用于用户向PPP（Point-toPointProtocol)服务器证明自己的身份仅在链路建立初期进行认证，一旦完成认证，以后即不再进行认证2020/1/27口令认证协议PAP（续）Authentication-RequestMessages(SendUntilResponse)Authentication-ResponseMessageClientServerUsernamesandPasswordsAreSentintheClearPAP的两次消息交换2020/1/27口令认证协议PAP（续）C023表示PAPCode1Authenticate-Request2Authenticate-Ack3Authenticate-NakIdentifier：oneoctet唯一标识消息Length：twooctets包含Code,Identifier,LengthandDatafields的长度Data：具体格式取决于Code取值PPP中PAP的协议格式2020/1/27口令认证协议PAP（续）Authenticate-RequestCode＝2：Authenticate-AckCode＝3：Authenticate-NakPPP中PAP的协议格式2020/1/27口令认证协议PAP：总结PAP采用两次消息交换完成认证过程Authentication-RequestMessages(SendUntilResponse)Authentication-ResponseMessageClientServerUsernamesandPasswordsAreSentintheClear2020/1/27挑战－应答认证协议CHAPCHAP:ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol用于用户与PPP服务器之间的认证在链路建立初期进行认证与PAP不同，以后可以再次进行认证2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP（续）CHAPAuthenticationChallengeMessageResponseMessageHash(ChallengeMessage+Secret)ClientServerServercomputeshashofchallengemessageplussecretIfequalstheresponsemessage,authenticationissuccessfulResponseMessageSuccessorfailuresecretsecretCHAP的三次消息交互2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP（续）C223：Challenge-HandshakeAuthenticationProtocolAlgorithm：0-4unused(reserved)5MD5[3]CHAP协议格式2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP（续）Data：取决于Code的内容Code：1Challenge2Response3Success4FailureCHAP协议格式2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP（续）Value：对于Challenge，其值为一随机数对于Response：是哈希函数运算结果Code：1Challenge2ResponseName：系统名用户查找“Secrete”CHAP协议格式2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP（续）Message：取决于具体实现，一般为可读字符Code：3Success4FailureCHAP协议格式2020/1/27挑战－应答认证协议CHAP：总结CHAPAuthenticationChallengeMessageResponseMessageHash(ChallengeMessage+Secret)ClientServerServercomputeshashofchallengemessageplussecretIfequalstheresponsemessage,authenticationissuccessfulResponseMessageSuccessorfailuresecretsecret2020/1/27X.509认证协议Kerberos认证协议第7章协议安全技术（认证协议）身份认证技术回顾2020/1/27是美国麻省理工学院（MIT）开发的一种身份鉴别服务。“Kerberos”的本意是希腊神话中守护地狱之门的守护者。Kerberos提供了一个集中式的认证服务器结构，认证服务器的功能是实现用户与其访问的服务器间的相互鉴别。Kerberos建立的是一个实现身份认证的框架结构。其实现采用的是对称密钥加密技术，而未采用公开密钥加密。公开发布的Kerberos版本包括版本4和版本5。Kerberos2020/1/27Kerberos设计目标安全性能够有效防止攻击者假扮成另一个合法的授权用户。可靠性分布式服务器体系结构，提供相互备份。对用户透明性可伸缩能够支持大数量的客户和服务器。2020/1/27基本思路：使用一个（或一组）独立的认证服务器（AS—AuthenticationServer），来为网络中的用户（C）提供身份认证服务；认证服务器(AS)，用户口令由AS保存在数据库中；AS与每个服务器（V）共享一个惟一保密密钥（Kv）（已被安全分发）。会话过程：Kerberos设计思路(1)CAS:IDC||PC||IDv(2)ASC:Ticket(3)CV:IDC||Ticket其中：Ticket=EKv[IDC||ADC||IDv]2020/1/27会话过程：Kerberos设计思路（续）Ticket=EKv[IDC,ADC,IDv]CASV(1)IDC,PC,IDvTicketIDC,TicketIDC：用户C的标识PC：用户口令IDv：服务器标识ADC：用户网络地址搜索数据库看用户是否合法如果合法，验证用户口令是否正确如果口令正确，检查是否有权限访问服务器V用与AS共享密钥解密票据检查票据中的用户标识与网络地址是否与用户发送的标识及其地址相同如果相同，票据有效，认证通过用户认证服务器应用服务器2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院我要买票你的电影票这是我的电影票电影院售票处观众2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院我要买票，这是我的信用卡密码你的电影票这是我的电影票电影院售票处观众问题之一：信用卡问题问题：如何买票答案：出示信用卡卡号和密码2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院你的电影票这是我的电影票电影院售票处这是我的电影票这是我的电影票观众问题之二：票的有效期问题我要买票，这是我的信用卡密码2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院甲你的电影票这是我的电影票电影院售票处电影院乙这是我的电影票？？？观众问题之三：多个电影院问题我要买票，这是我的信用卡密码2020/1/27Kerberos设计思路（续）上述协议的问题：（1）口令明文传送（2）票据的有效性（多次使用）（3）访问多个服务器则需多次申请票据（即口令多次使用）如何解决上述协议问题？2020/1/27问题：用户希望输入口令的次数最少。口令以明文传送会被窃听。解决办法票据重用（ticketreusable）。引入票据许可服务器（TGS-ticket-grantingserver）用于向用户分发服务器的访问票据；认证服务器AS并不直接向客户发放访问应用服务器的票据，而是由TGS服务器来向客户发放。Kerberos设计思路（续）2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院售票处电影院乙购票许可证这是我的购票许可证你的电影票这是我的电影票许可证部门观众我要买票，这是我的信用卡密码问题：解决了重复使用信用卡问题，但是其他两个问题没有解决引入了许可证可信问题2020/1/27两种票据票据许可票据（Ticketgrantingticket）客户访问TGS服务器需要提供的票据，目的是为了申请某一个应用服务器的“服务许可票据”；票据许可票据由AS发放；用Tickettgs表示访问TGS服务器的票据；Tickettgs在用户登录时向AS申请一次，可多次重复使用；服务许可票据（Servicegrantingticket）是客户时需要提供的票据；用TicketV表示访问应用服务器V的票据。Kerberos的票据2020/1/27Kerberos设计思路（续）电影院售票处电影院共享信用卡信息：不用向许可证部门初始信用卡密码初始电影票共享“购票许可证”信息：不用出示信用卡及密码共享“电影票”信息：不用多次购买许可证许可证部门观众购买电影票最后一个问题：票的有效期问题电影院电影院解决方法：时间2020/1/27Kerberos设计思路（续）票据许可服务器（TGS）服务器（V）具有有效期的Ticket共享对称密钥Ktgs共享对称密钥Kv认证服务器（AS）用户（C）共享用户口令Kc购买具有有效期的Ticket2020/1/27Kerberos设计思路（续）票据许可服务器（TGS）服务器（V）认证服务器（AS）用户（C）我想看电影EKc{Ektgs{购票许可证}}Ektgs{购票许可证}Ekv{票}Ekv{票}共享对称密钥Ktgs共享对称密钥Kv共享用户口令KcKcKcKtgsKvKtgsKv2020/1/27Kerberos设计思路（续）票据许可服务器（TGS）服务器（V）认证服务器（AS）用户（C）我想看电影EKc{Ektgs{购票许可证，时间限制}}Ektgs{购票许可证，时间限制}Ekv{票,时间限制}Ekv{票，时间限制}共享对称密钥Ktgs共享对称密钥Kv共享用户口令Kc可能被盗用KcKcKtgsKvKtgsKv2020/1/27Kerberos设计思路（续）票据许可服务器（TGS）服务器（V）认证服务器（AS）用户（C）我想看电影EKc{Kc,tgs,Ektgs{含Kc,tgs的购票许可证，时间限制}}Ektgs{含Kc,tgs的购票许可证，时间限制}EKc,tgs{Ekv{票,时间限制}}Ekv{票，时间限制}共享对称密钥Ktgs共享对称密钥Kv共享用户口令KcKc,tgs问题：单向认证KcKcKtgsKvKtgsKv2020/1/27Kerberos设计思路（续）票据许可服务器（TGS）服务