Distributed Systems笔记－Cryptographic Protocols

CMU 95702 Distributed Systems 笔记。简单介绍几种加密、签名方式。

AES 和 RSA 笔记 的续章。

Scenario 1 (Like WWII 和 TEA)

1. 双方共享一把密钥。
2. A 用密钥对信息加密。E(KAB,Mi)E(KAB,Mi)，发送给 B
3. B 用 D(KAB,MiKAB)D(KAB,MiKAB) 解密读取信息。

问题是：
双方如何同步密钥？
怎么确定 B 收到的 MiKABMiKAB 不是 replay of an old message?

Scenario 2 (Like Kerberos)

1. A 向第三方 S 索要一张和 B 通话的 ticket。
2. S 知道 A 的 password 所以他可以计算 KAKA
3. S 发送给 A {{Ticket}KB,KAB},KA{{Ticket}KB,KAB},KA
4. A 知道自己的 password 所以可以计算 KAKA，注意 A 的 password 不会在网络中传输。
5. A 可以计算出 KABKAB 和 {Ticket}KB{Ticket}KB
6. A 向 B 发送一个读的请求，发送的信息是 {Ticket}KB{Ticket}KB,Alice,Read
7. B 用 KBKB 来读取 Ticket 的内容，Ticket 的内容是 KABKAB，Alice
8. A、B 可以用 session key 来交流了。

可以防止 replay，但 问题是:

• 难以 scale,S 必须知道 KAKA, KBKB,…
• S 是唯一可能导致失败的因素。

Kerberos 这一名词来源于希腊神话“三个头的狗——地狱之门守护者”系统设计上采用客户端/服务器结构与DES加密技术，并且能够进行相互认证，即客户端和服务器端均可对对方进行身份认证。可以用于防止窃听、防止 repla y攻击、保护数据完整性等场合，是一种应用对称密钥体制进行密钥管理的系统。

Needham-Schroeder protocol

这层协议是 Kerberos 的基础，在这之后，Alice and Bob share a secret (KAB)

Scenario 3 (Authentication)

数字签名，用私钥签名，公钥解密。注意公钥加密比私钥慢 100-1000倍。
很难找到 digest(M1) == digest(M2)

1. A 发送 Message＋用密钥加密的 Message 的 digest。{Digest(M)}KAprivKApriv
2. B 收到签名的文件，取出 Message，计算 Message 的 digest。
3. B 用 A 的公钥 KApubKApub 解密 {Digest(M)}KAprivKApriv 然后和自己算的 digest 比较，如果匹配，签名验证。

问题：
如果 A 说他没有签名？说自己的私钥泄漏了？只要 A、B 互相信任，还是有用的。

Scenario 4 (Like SSL)

1. A 和 B 想要建立一个共享的密钥
2. A 拿到 B 的公钥，这个公钥被可信任的第三方 T 签名认证了，所以这个公钥确实是 B 的。
3. A 确认第三方 T 对 KBpubKBpub 签名了。怎么确认？A 和 T 都有 B 的 public key，T 把 KBpubKBpub 加密后给 A，A 对其进行解密然后比对自己手上的 B 的 public key 看是不是一致。
4. A 生成了 KABKAB 并用 KBpubKBpub 加密。
5. B 有很多公钥所以 A 发送公钥的名字。
6. A 发送了 key name {KAB}KBpub{KAB}KBpub
7. B 用这个 key name 选择了对应的私钥并计算 {{KAB}KBpub}KBpriv==KAB{{KAB}KBpub}KBpriv==KAB

最后 A 和 B 共享了对称的钥匙 KABKAB

问题：
在 A 第一次得到 B 的公钥时（A 认为这是 B 的公钥，然而这并不是，这是 C 也经过第三方 T 签名认证的公钥。

TLS 和这个相似

Message Authentication Codes(MACs)

对称加密生成的数字签名。
双方都有 Key(K)，sender 把 Key(K) 通过 MAC 算法加密后连同 message 一起给 receiver，receiver 比对收到的 MAC 和自己用 MAC 算法对自己这里的 Key(K) 加密后的 MAC 是否一致，如果一致，那么信息真实性和完整性就得到了证实。

用于数字签名，双方都算了一遍 MAC

JAVA 里的 keystore 和 truststore

keystore: 存了公钥、私钥、证书
truststore：存了公钥，只能存 server 发过来的东西

原文地址： http://www.shuang0420.com/2016/11/02/Cryptographic-Protocols/