NCTUCS 2013-Fall Introduction to Cryptography ...

NCTUCS 2013-Fall Introduction to Cryptography by Professor Rong-Jaye Chen.

今天是 liuyh 講課!

Master key, Session key, X.509, PKI

  • Symmetric Key Distribution Using Symmetric Encryption
  • Symmetric Key Distribution Using Asymmetric Encryption
  • Distribution Of Public Keys
  • X.509 Certificates
  • Public-Key Infrastructure

Symmetric Key Distribution Using Symmetric Encryption

加密:public key or private key
簽章:private key

symmetric key: 速度較快
asymmetric key: 速度較慢

p.6
現今網路環境使用上圖的 Option 4
KDC = Key Distribution Center

Session Key => 加密 Communication
Master Key => 加密 Session Key

只需要 N 個 Master Key

Data => 有加密
Session Key => 有加密
Master Key => 沒加密

Key Distribution 的步驟
p.10

Hierarchical Key Control

  • Single LAN
  • KDC 和 KDC 之間有自己的方法作訊息交換
  • 把 KDC 切開的好處:當某個 KDC 出事時,影響範圍較小

Session Key Lifetime

  • Session Key 換的越頻繁,則越安全。
  • 但一直交換 Session Key 也會造成 Overhead
  • 所以要在換與不換之間找到平衡點
  • 如果 Connection 會進行很長的一段時間
  • 傳輸過程會跟資料及封包的格式有關
  • UDP => connectionless => 一個連線不太需要換 Session Key
    => 改成每次交換都用新的 Session Key => 不符合 connectionless 需要快速的原則
    => 改用有時效性的 Session Key 會是比較好的作法

A Transparent Key Control Scheme

  • p.13

Decentralized Key Control

  • Fully Decentralized => 每個 host 兩兩之間都會有一個 Master Key => 沒有中央化的存在
  • 缺點: N 個 hosts 需要 N(N-1)/2 個 Master Key => 又回到了原本的數量級
  • 優點: 較安全

Controlling Key Usage

如果把 Master Key 當成 Session Key 來用的話,在安全性上可能會洩漏用該 Master Key 加密的 Session Key

到此為止,還是沒交代 Master Key 從何而來


Symmetric Key Distribution Using Asymmetric Encryption

  • 效率較差
  • 用來加密並傳輸 secret key
  • p.18
  • 優點
    • 安全性較高,Key 被破解了,只會影響該次傳輸,不會影響該次前後的傳輸。
  • 缺點
    • 有 Man-in-the-middle-attack 的風險
      p.19

為了抵抗 Man-in-middle-attack 修改之前的方法

前提:A 和 B 必須先交換過彼此的 Public Key
1. A 將 identifier 加上 N1 再用 B 的 public key 加密,丟給 B
2. B 收到後解開,得到 N1,再把 N1 加上 N2,用 A 的 Public key 加密,丟給 A。 (證明自己是B)
3. A 將 N2 用 B 的 Public Key 加密後,丟給 B。(證明自己是 A)
4. A 將 secret key 用 A 的 private key 加密,再用 B 的 Public key 加密後,丟給 B

如此可以確定雙方都是真的 A 和 B。

A Hybrid Scheme

見投影片 p.21


Distribution Of Public Keys

Public Announcement of Public Key

  • 每個人都可以假裝是別人,然後發別人的 Public Key,所以拿到的 Public Key 可能是假的。

太危險,不能用。

Publicly Available Directory

  • Authority maintain {name, public key},確保 Public Key 是正確的。
  • 當面或用其他可以確認的安全方法跟 Authority 註冊
  • 使用者要跟 Authority 拿 Key 必須透過強制的加密連線
  • p.25

Key 仍然可能會被使用者洩漏

Public-Key Authority

  • Authority 會有 Public Key 和 Private Key
  • T1, T2 => Timestamp
  • N1, N2 => nounce
  • p.27

只要 Authority 被攻破,這個方法基本上就毀了。
Authority 也是 Bottleneck 的主因

Public-Key Certificates

  • 目前最常用的方法
  • 1978年出現,Kohnfelder
  • 直接用 certificate 讓雙方交換彼此的 key,不用透過 public-key authority
  • 透過 Timestamp 可以得知此 certificate 是否已經過期
  • p.29
  • p.30

X.509 Certificates

User 的 public-key + CA 的 private-key + Hash = Certificate

  • p.33

X.509 的格式

  • p.34
  • 有分 version 1, 2, 3
  • Subject Name: 這個 Certificate 是誰的
  • Period of validity: 有效期間
  • Issuer name: CA 的名字
  • Certificate serial number: CA 給的流水號,不會重複
  • Subjects's public key info: user 的 public-key 相關資訊
  • Signature: CA 簽章

Y<<X>> 代表由 Y 這個 CA 簽署 X 的 public-key 的 certificate
Y<<X>> = the certificate of user X issued by certification authority Y

Obtaining a user's certificate

  • 每個 User 都會相信幫其簽署 Certificate 的 CA,因此會接受所有由同一個 CA 簽署的 Certificate

那由不同 CA 簽署的 Certificate 彼此之間要如何認證?

X1<<A>>X2<<B>> 要如何讓 A 和 B 互相信任?
for A: X1<<X2>>X2<<B>>
for B: X2<<X1>>X1<<A>>

  • CA 之間彼此簽署 Certificate

Revocation Of Certificates

  • 舊的 Certificate 時間到期,必須廢除。
  • p.40

Public-Key Infrastructure (PKI)

RFC 2828, RFC 4949, RFC 5280

  • PKI Users
  • CA
  • p.43

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