基于Nonce數(shù)的高效Token更新認(rèn)證協(xié)議的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的日益深入，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的越發(fā)復(fù)雜，促使人們開始關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的使用安全。尤其對(duì)用戶與服務(wù)器間通信的可信度和安全性的要求日益提高。因此我們使用認(rèn)證協(xié)議來保護(hù)用戶賬戶和用戶與服務(wù)器間通信的安全。特別是在非安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用戶認(rèn)證已經(jīng)成為非常重要的研究部分。協(xié)議在確保信息可信性和完整性的同時(shí)，還要確保非法用戶不能依靠非法手段來獲取系統(tǒng)資源的任務(wù)。 目前用戶認(rèn)證協(xié)議領(lǐng)域是多種形式的認(rèn)證方式并存的局面，各種認(rèn)證方式有其各自的優(yōu)劣，適用的范

2、圍也有所不同。按照類別認(rèn)證協(xié)議可分為：生物信息認(rèn)證，基于密碼的認(rèn)證等領(lǐng)域。本學(xué)位論文由于篇幅有限，只討論基于密碼的認(rèn)證問題。 首先，基于密碼的認(rèn)證按照所依據(jù)的加密算法主要分為依靠非對(duì)稱密鑰加密的認(rèn)證方式，依靠對(duì)稱密鑰加密的認(rèn)證方式，以及依靠哈希方程和異或運(yùn)算等認(rèn)證方式。由于以往的認(rèn)證協(xié)議多關(guān)注于計(jì)算機(jī)作為客戶端和服務(wù)器的通信的情況，且大多數(shù)協(xié)議將客戶端假想為計(jì)算機(jī)，通常采用公鑰加密等非常耗費(fèi)系統(tǒng)資源的算法來實(shí)現(xiàn)。但由目前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

3、用來看，不僅要考慮客戶端為計(jì)算機(jī)的情況，更要考慮可移動(dòng)、便攜的瘦客戶端情況。例如很多認(rèn)證協(xié)議就是針對(duì)sinartcard(智能卡)和：PDA(個(gè)人數(shù)字助理)等專門設(shè)計(jì)的。 其次，按照所采用的技術(shù)細(xì)節(jié)來分，認(rèn)證協(xié)議還可以分為基于norice隨機(jī)數(shù)的認(rèn)證協(xié)議和基于時(shí)間戳的認(rèn)證協(xié)議等等。由于時(shí)間戳的認(rèn)證協(xié)議需要客戶端和服務(wù)器端同步時(shí)間或者需要第三方服務(wù)器來同步時(shí)間，目前的認(rèn)證協(xié)議已基本上不再采用這種方式。目前廣泛采用的是基于nonce

4、隨機(jī)數(shù)的方法，但是對(duì)于一個(gè)計(jì)算能力很弱的瘦客戶端來說，連續(xù)的生成一些有效的隨機(jī)數(shù)是非常困難的，很容易被黑客分析后加以利用。所以本學(xué)術(shù)論文著重討論如何減少客戶端的計(jì)算量，并且在保證安全的情況下減輕客戶端生成隨機(jī)數(shù)的負(fù)擔(dān)。 本學(xué)位論文題目來自中韓科研學(xué)術(shù)合作交流活動(dòng)，項(xiàng)目合作期間得到了韓國信息產(chǎn)業(yè)部(MIC)、韓國仁荷大學(xué)(Inha University)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系GIS項(xiàng)目組的大力支持，為促進(jìn)國際交流合作，故使用英文完成該

5、論文。 本學(xué)位論文首先簡單介紹了認(rèn)證協(xié)議的研究發(fā)展現(xiàn)狀和所遇到的問題，重點(diǎn)分析了一些當(dāng)前較流行的幾種認(rèn)證協(xié)議，并進(jìn)行了系統(tǒng)的分析論述。在此基礎(chǔ)上提出了新的基于nonce隨機(jī)數(shù)的認(rèn)證協(xié)議，該協(xié)議采用了token更新的方法來保證數(shù)據(jù)的新鮮性。在與具有較相近體系的認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行分析比較后結(jié)合當(dāng)前普遍使用的攻擊類型分析說明了協(xié)議的安全性。最后通過分析協(xié)議的效率，證明了所提出的認(rèn)證協(xié)議更加高效。 本文的主要研究成果和貢獻(xiàn)如下：

6、 獲得了更高效的運(yùn)算模型。協(xié)議的登陸和認(rèn)證過程主要基于哈希方程和異或運(yùn)算，由于哈希方程和異或操作都是非常高效的運(yùn)算，使得協(xié)議獲得了更加高效的運(yùn)算模型，從而提高了整體性能。 克服了前協(xié)議中的缺陷。在與Lee協(xié)議進(jìn)行分析比較的過程中，克服了Lee協(xié)議可能遭受的重放攻擊和扮演攻擊。 通過攻擊模型來分析協(xié)議安全性。在分析協(xié)議安全性的章節(jié)中，本學(xué)位論文采用實(shí)際存在的攻擊模型來逐個(gè)進(jìn)行分析比較，并進(jìn)行邏輯分析，最終得出協(xié)議安全的結(jié)

7、論。 減少了客戶端生成隨機(jī)數(shù)的負(fù)擔(dān)。由于本論文采用的是基于nonce隨機(jī)數(shù)的方法，所以必然要面對(duì)客戶端產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的問題，本文采用token更新的方法來保證隨機(jī)數(shù)據(jù)的新鮮性。同時(shí)服務(wù)器生成隨機(jī)數(shù)且每個(gè)認(rèn)證回合中更新nonce隨機(jī)數(shù)的方法避免了客戶端必須要生成隨機(jī)數(shù)這一負(fù)擔(dān)。 總之，在眾多用戶認(rèn)證方式中，密碼形式的認(rèn)證協(xié)議是被公認(rèn)為最方便，且被廣泛接受的認(rèn)證協(xié)議。由于傳送的數(shù)據(jù)都要暴露在非授權(quán)操作之下，所以我們需要用一些手段

8、來加強(qiáng)協(xié)議安全性，例如nonce數(shù)和隨時(shí)更新的token。該認(rèn)證過程的實(shí)現(xiàn)不依賴于主機(jī)操作系統(tǒng)的認(rèn)證，無需基于主機(jī)地址的信任，不要求網(wǎng)絡(luò)上所有主機(jī)的物理安全，并假定網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)包可以被任意地讀取、修改和插入數(shù)據(jù)。在以上情況下，該協(xié)議提供了客戶端和服務(wù)器端的雙向認(rèn)證。 本學(xué)位論文中，我們提出的新的基于nonce數(shù)的高效Token更新認(rèn)證協(xié)議相對(duì)于Lee的協(xié)議有了更強(qiáng)的安全性，而且解決了一些Lee協(xié)議存在的問題，例如不能抵制重放