【网络安全技术】密钥管理

一、分级密钥概念

典型的密钥分级分为三级，三级密钥就是一次会话的session key，用来加密通信，所以通常使用对称密钥。

二级密钥就是分发三级密钥的密钥，用来加密三级密钥来分发三级密钥。

一级密钥就是分发二级密钥的密钥，一级密钥通常不通过线上分发，通过安全的线下手段分发。很少更换。二级密钥要一段时间通过一级密钥重新分发。

所以生命周期一级>二级>三级。

二、如何分发公私钥对中的公钥

二级密钥通常是非对称密钥，想要通过非对称密钥来加密三级密钥，并传输，需要首先获得对方的公钥来加密。如何获得对方的公钥是一个问题，网络是一个不受信任的传输通道。

考虑以下四种方式

1.public announcement：直接就通过网络告诉对方，这明显不安全，被中间人截获了就坏了。而且任何人都有可能冒充任何人来宣布公钥。

2.publicly available directory：一个公共可用的公钥库，这面临被篡改、被污染。

3.public-key authority：这个跟刚才那个差不多，这个也很类似于kerbors，只不过kerbors是通过注册，在数据库中存储用户、对称密钥信息，通过对称密钥来验证身份，然后直接分发对称密钥；而这个是通过注册，存储用户、公钥信息，之后别人通过这个权威来获得别人的公钥。

以下是一个典型的获取公钥的过程。

1）a想要发起和b的通信，他首先向权威要b的公钥

2）权威返回给a一条消息，这条消息用权威的私钥签名，包含b的公钥，a的request和time1，返回request确保了a可以正确将这条回复对应到他的request上，返回time1防止重放攻击。

3）a用b的公钥加密a的用户名和一个随机数N1，发送给b

4）b拿着a的id，向权威要a的公钥。

5）权威还是一样，用自己的私钥签名（a的公钥，request，time2）返回给b。

6）b用拿到的a的公钥，加密先前a发来的随机数，证明他确实是b（因为只有b能解开用b的公钥加密的随机数N1），然后再产生一个随机数N2发过去。

7）a收到之后，用自己的私钥解开里面的随机数N2，用b的公钥加密，回给b，证明自己确实是a。

以上步骤没有涉及对称密钥的分发，这个过程可以伴随着上述身份认证过程中进行。

且以上步骤存在一些冗余，比如不需要每次都找权威要，权威可以为公钥签名，颁发证书，这样公钥就是被认可的了，就不用每次都找权威确认了。

4.public-key certificates：这就是改进办法，a可以自己产生公钥之后，找权威去签名，权威对这个公钥做哈希，然后用自己的私钥签名，这个就是证书，他把这个证书还给a，a之后把自己的公钥，附上权威的签名发给别人就好。别人收到之后，对公钥哈希，然后再用CA的公钥解签名证书，解出来的和自己哈希的一样，那就证明没被篡改。

上图就是一个典型的过程，只不过这里证书不是用的哈希，是直接用CA的私钥把公钥封进去了。

三、X.509标准

下图是一个典型的使用场景，用户id，公钥哈希之后，给CA让他拿他的私钥签名，签完之后附在原来的用户名，公钥后面，就是认证后的公钥了，别人拿到这个之后，自己哈希，然后在对证书部分用CA的公钥解签名，然后对比是否一致，被篡改过的用户id和公钥会被发现。