面向?qū)ο蟮挠秒娦畔⑾到y(tǒng)安全通信協(xié)議設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-06-11 05:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 算法和基于函數(shù)的密碼算法[]。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅瀝紕縭墾鯇換。表 符號(hào)及算法描述 符號(hào)含義終端安全芯片安全隔離網(wǎng)關(guān)或業(yè)務(wù)前置密碼機(jī)的參數(shù)保護(hù)密鑰的參數(shù)保護(hù)密鑰加密算法及安全模式標(biāo)識(shí)單地址鏈路協(xié)商計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)加密運(yùn)算解密運(yùn)算主密鑰數(shù)據(jù)加密密鑰密鑰初始向量非線性循環(huán)位移循環(huán)左移位按位進(jìn)行異或運(yùn)算連接符號(hào)協(xié)議具體描述安全芯片與安全隔離網(wǎng)關(guān)之間建立傳輸層加密鏈接與安全芯片與業(yè)務(wù)前置密碼機(jī)之間建立應(yīng)用層加密鏈接過程相同。用代表安全芯片，代表安全隔離網(wǎng)關(guān)或業(yè)務(wù)前置密碼機(jī)，為加密算法及安全模式標(biāo)識(shí)，為單地址鏈路協(xié)商計(jì)數(shù)器。安全加密鏈接協(xié)議主要包括身份認(rèn)證、密鑰協(xié)商和加密鏈接建立三個(gè)階段。通信雙方在建立通信鏈接前需要共享參數(shù)保護(hù)密鑰和。協(xié)議首次運(yùn)行時(shí)，首先根據(jù)業(yè)務(wù)類型確定協(xié)議所采用的加密算法和關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸模式，并將單地址鏈路協(xié)商計(jì)數(shù)器置為（之后依據(jù)密鑰協(xié)商次數(shù)依次累加），然后產(chǎn)生并交換隨機(jī)數(shù)進(jìn)行雙向身份認(rèn)證，認(rèn)證通過后利用密鑰衍生算法進(jìn)行密鑰協(xié)商，并通過驗(yàn)證的方式驗(yàn)證消息的完整性實(shí)現(xiàn)加密鏈接建立的確認(rèn)。協(xié)議交互過程如圖所示，具體步驟如下所述：識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒儂減攙蘇鯊運(yùn)。（）首先，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，將和加密后得到密文，初始密鑰協(xié)商計(jì)數(shù)器置為，計(jì)算、和得到消息鑒別碼，將、和隨機(jī)數(shù)進(jìn)行簽名形成簽名信息，之后發(fā)送消息挑起會(huì)話，并發(fā)送的數(shù)字證書，，和信息到；凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴鈹賄鶚驥鯀戲。（）接收到的信息后，首先解密得到和，之后驗(yàn)證的證書和簽名信息的有效性及，若驗(yàn)證通過，置，生成隨機(jī)數(shù)，并加密和后得到密文，然后計(jì)算、和得到，將，和簽名后得到簽名信息，之后發(fā)送會(huì)話應(yīng)答信息，的數(shù)字證書，和信息到；恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦聰櫻鄶燈鰷軫。（）接收到發(fā)送的消息后，解密后得到和，然后比較與，若相等，則加密得到密文，驗(yàn)證的數(shù)字證書，和，若驗(yàn)證通過，計(jì)算主密鑰，然后采用密鑰衍生算法分別得到：鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫搖飭緡釷鯉憮。，之后采用計(jì)算，和得到，將簽名后得到簽名信息，然后將，和發(fā)送到。（）收到發(fā)送的消息后，解密后得到，然后比較與，若相等，則計(jì)算主密鑰得到，然后采用密鑰衍生算法分別得到：碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞鷥膠據(jù)實(shí)鰹贏。，之后采用計(jì)算，和得到，若，則密鑰協(xié)商成功，置，然后發(fā)送加密鏈接建立成功消息和到。閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖輛塤鵜蘞鰱幟。圖 安全加密鏈接協(xié)議 （）收到發(fā)送的消息后，將置為，然后發(fā)送加密鏈接建立成功消息到。至此，與之間成功建立安全加密鏈接。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩紛釓鄧鰲鱺貼。 協(xié)議性能分析 協(xié)議的安全性證明及分析本節(jié)主要采用基于博弈論[]的安全性證明方法證明協(xié)議中的安全加密鏈接協(xié)議的正確性和安全性，證明過程描述如下[]：釷鵒資贏車贖孫滅獅贅慶獷緞瑋鱘將。（）安全模型假定存在協(xié)議通信雙方和，為了協(xié)商會(huì)話密鑰并建立安全加密鏈接而執(zhí)行協(xié)議，為和執(zhí)行安全加密鏈接協(xié)議的所有指令集。輸入的安全參數(shù)為（），輸入的安全參數(shù)為（），其中，為產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，為產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。、之間以密文的方式交換和。執(zhí)行的協(xié)議輸出為，執(zhí)行的協(xié)議輸出為。假設(shè)協(xié)議的輸出為、之間的共享密鑰，則用表示和執(zhí)行協(xié)議時(shí)所得的副本[]。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼馴鴇撟鉍鲞謠。（）證明過程協(xié)議的證明過程包括正確性和安全性證明過程。）正確性證明①證明方法若要證明面向?qū)ο蟀踩珔f(xié)議執(zhí)行的正確性，需證明和一定會(huì)以較大的概率得到相同的密鑰[]。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類謹(jǐn)覡鸞幀鮮奧。②正確性定義及證明定義：（正確性）如果存在一個(gè)可忽略函數(shù)使得對(duì)所有的，有則面向?qū)ο蟀踩珔f(xié)議是正確的。證明：由協(xié)議身份認(rèn)證和密鑰協(xié)商過程可知，在，雙方交互過程中，均發(fā)送了加密算法及安全模式標(biāo)識(shí)，雙方已約定協(xié)議的版本號(hào)和計(jì)算方法。在協(xié)議交互過程中，通過鑒別的證書、簽名信息和消息鑒別碼，證明身份合法且數(shù)據(jù)未被篡改，通過驗(yàn)證的數(shù)字證書、簽名、消息鑒別碼，證明身份合法且數(shù)據(jù)未被篡改。之后、雙方通過驗(yàn)證由數(shù)據(jù)加密密鑰、計(jì)算密鑰和初始向量計(jì)算得到的證明雙方獲得的數(shù)據(jù)加密密鑰、計(jì)算密鑰和初始向量相同。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈癱懇跡見鮫請(qǐng)。由上述分析可以判斷的值幾乎為，可被認(rèn)為是一個(gè)可忽略函數(shù)。因此，該協(xié)議的執(zhí)行過程是正確的。）安全性證明方法①證明方法若證明協(xié)議的安全性，需要證明和所得到的密鑰對(duì)攻擊者是完全保密的[]。首先假設(shè)攻擊者可以獲得協(xié)議的執(zhí)行副本，即攻擊者可以竊聽協(xié)議的執(zhí)行過程，并截獲一個(gè)二進(jìn)制字符串，但他需要猜出這個(gè)字符串是協(xié)議的輸出還是由隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的密鑰。
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