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第7章　HASH函数与消息认证 学习要点： 了解HASH函数的基本概念、一般结构 了解SHA散列算法的基本处理方法 了解消息认证的目的及其实现方法 §7-1 HASH函数 SHA-1 算法逻辑 输入：最大长度为264位的消息； 输出：160位消息摘要； 处理：输入以512位数据块为单位处理； SHA-1总结 CV0 = IV CVq+1 = SUM32(CVq, ABCDEq) MD = CVL SHA－1逻辑函数的真值表 SHA-1算法举例 见教材 　　　　　　　例7－1 §7－3　消息认证 网络系统安全要考虑: 用密码保护传送的信息使其不被破译 就是防止对手对系统进行主动攻击 认证则是防止主动攻击的重要技术，分为实体认证和消息认证 消息认证的目的： 验证信息来源的真实性，即信源识别 验证信息内容的完整性 一个纯认证系统的模型 系统中： 发送者：通过一个公开的无扰信道将消息送给接收者 接收者：不仅想收到消息本身，而且还要验证消息是否来自合法的发送者及消息是否经过篡改 攻击者：不仅要截收和破译信道中传送的密报，而且可伪造密文送给接收者进行欺诈 　　　实际认证系统还要防止收方、发方之间的相互欺诈 认证系统的功能层次 底层的认证函数：产生一个用来认证消息的认证标识 上层的认证协议：基于认证标识提供了一种能使接收方验证消息真实性的机制 　　　　　　认证函数分类 信息加密函数(Message encryption) 用完整信息的密文作为对信息的认证 信息认证码MAC(Message Authentication Code) 是对信源消息的一个编码函数 散列函数(Hash Function) 是一个公开的函数，它将任意长的信息映射成一个固定长度的信息 一、基于消息加密的认证 困难性： 接收方需要确定解密消息的合法性 确定消息来源的真实性 特点： ①提供机密性 ②提供认证 ③不能提供数字签名 基于公钥密码体制：提供认证 特点： 能实现数字签名 提供认证 基于公钥密码体制：实现签名、加密和认证 特点： 提供机密性 数字签名 认证 缺点： 一次完整的通信需要执行公钥算法的加密、解密操作各两次 二、基于消息认证码(MAC)的认证 特点： MAC函数无需可逆 收发双方使用相同的密钥，MAC不能提供数字签名 只提供消息认证，不能提供机密性 改进方案 特点：提供机密性 三、基于散列函数(HASH)的认证 认证协议 单向认证 (one-way authentication) 双方认证 (mutual authentication) 单向认证 双向认证协议 最常用的协议 该协议使得通信各方互相认证鉴别对方的身份，然后交换会话密钥 认证的成功取决于： 声称者与它的密钥间绑定的证实 声称者基于随机数的数字签名的证实 双向认证原理 * 最后一栏的单位为年。（假定执行速度是MIPS，每秒1M指令）。 第二栏为10进制数的位数。 第三栏为对应的二进制数的位数。 * 影响大数因子分子进度的因素： 计算能力 计算机网络 更好的算法 HASH函数与HASH值的多种叫法。 Preimage：逆象，原象。Preimage resistance指单向性，不可逆性。 Collision resistance:抗碰撞性。 压缩函数F。 用新的口令的HASH值代替原先的口令，更安全。 定制(专用)的。 基本的SHA操作(单步) P243 这是一个使用KDC的密钥分配的方案。但里面有鉴别的特征。 其中：IV = ABCDE的初始值 ABCDEq=第q轮消息数据块处理最后一轮所得的结果 L = 数据块的个数 SUM32 = 对每一个输入对的字求加模232 MD = 最后的消息摘要值 SHA－1压缩函数 SHA-1 压缩函数－单轮逻辑 A,B,C,D,E ? (E + f(t,B,C,D)+S5(A) +Wt + Kt),A,S30(B),C,D 其中， A,B,C,D,E = 缓冲区的5个字 t = 步数，0= t = 79 f(t,B,C,D) = 步t的基本逻辑函数 Sk = 循环左移k位给定的32位字 Wt = 一个从当前512数据块导出的32位字 Kt = 一个用于加法的常量，四个不同的值 如前定义 + = 加模232 B C D