PKI證書撤銷機制與評估的研究.pdf

1、通過公鑰概念和技術實施提供安全服務的PKI(Public Key Infrastructure)作為Internet安全解決方案得到了越來越多的應用。PKI的主要目的是通過管理密鑰和證書，可以為用戶建立起一個安全的網絡運行環(huán)境，使用戶可以在多種應用環(huán)境下方便地使用加密和數(shù)字簽名技術，從而保證網上數(shù)據(jù)的機密性、完整性、有效性。PKI的證書撤銷技術是制約PKI大規(guī)模發(fā)展的瓶頸之一，但國內外對其現(xiàn)有機制的評估工作的開展方興未艾。對PKI撤銷機

2、制的評估與研究的開展不僅有利于推動行業(yè)和技術的發(fā)展，也同時也能夠為PKI系統(tǒng)的安全實施和維護提供參考。 作為國家自然科學基金“PKI綜合風險評估”子課題之一的PKI撤銷機制的評估，本文首先綜合分析了現(xiàn)有主流PKI證書撤銷機制的性能和風險，從性能、及時性和可擴展性，實現(xiàn)復雜性、安全性和標準兼容性等方面給出了比較和分析，然后對CRL和OCSP的風險性和性能進行了詳細的研究。對于CRL來講，峰值負載、峰值請求率和峰值帶寬是我們關注的性

3、能重點，在詳盡介紹各種CRL變體的基礎上，通過證書撤銷列表的性能公式，一定試驗環(huán)境下我們得到了各種CRL及其變體的性能參數(shù)，同時也對用戶風險進行了分析描述。而OCSP雖然有著眾多優(yōu)于CRL的優(yōu)點，但在實際應用中，無論是DDOS/DDOS攻擊還是Replay攻擊等都對OCSP系統(tǒng)的實施是不小的威脅。在充分分析OCSP協(xié)議和實現(xiàn)細節(jié)的基礎上，本文從六個方面詳細論述了OCSP存在的風險和漏洞以及提出了一些解決方法，該部分研究填補了在此領域的空

4、白。 最后依據(jù)前面的綜合分析，我們得到了證書撤銷機制最重要的六個評估方面：安全性，包括系統(tǒng)所采用的安全機制，是否使用可信第三方，是否具有非否認性等：及時性，從CA更新證書撤銷信息到用戶最遲可以使用該撤銷信息的時間區(qū)間。這個時間越短，用戶所冒的風險就越小；可擴展性，系統(tǒng)規(guī)模增大對系統(tǒng)性能的影響；實現(xiàn)復雜性，包括CA、目錄、用戶三方的撤銷機制本身實現(xiàn)復雜性和證書管理復雜性；性能，證書的峰值負載和峰值請求率決定了用戶的最長請求等待時間

5、，還有系統(tǒng)的計算開銷、通信開銷、存儲開銷；標準兼容性，描述了撤銷方案是標準的、容易獲得的、業(yè)界支持的。據(jù)此提出了PKI證書撤銷機制的六維評估模型Eva-PKI，該模型從PKI證書撤銷機制上述六個方面來建立和細化撤銷機制的評估指標，并對每個評估指標進行了詳盡的解釋和評估建議，最后在一定的實施環(huán)境下，利用自然科學基金項目開發(fā)的PKI安全風險評估工具QMS，基于EVA-PKI的評估指標體系對PKI撤銷機制進行綜合評估，同時也給出了各種PKI證