第八章信息认证与散列函数.ppt

第八章 信息认证和散列函数（Message Authentication and Hash Functions); 必威体育官网网址和认证同时是信息系统安全的两个方面，但它们 是两个不同属性的问题，认证不能自动提供必威体育官网网址性，而 必威体育官网网址性也不能自然提供认证功能。一个纯认证系统的模 型如下图所示： ; 在这个系统中的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。系统中的密 码分析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，将其称为系统的窜扰者(tamper) 更加合适。实际认证系统可能还要防止收方、发方之间的相 互欺诈。 上述标出的认证编码器和认证译码器可抽象为认证函数。 一个安全的认证系统，首先要选好恰当的认证函数，然后在 此基础上，给出合理的认证协议(Authentication Protocol)。;2 认证函数（Authentication Functions); 对于（1），用信息加密函数作认证的方式，教材 P239-242，给出明白的叙述。信息加密函数分二种，一种 是常规的对称密钥加密函数，另一种是公开密钥的双密 钥加密函数。下图的通信双方是，用户A为发信方，用户 B为接收方。用户B接收到信息后，通过解密来判决信息 是否来自A，信息是否是完整的，有无窜扰。 ;KUb(B方的公钥);M; 对于（2），信息认证码(MAC) 设S为通信中的发方A发送的所有可能的信源集合。 为了达到防窜扰的目的，发方A和收方B设计一个编码法 则。发方A根据这个法则对信源S进行编码，信源经编码 后成为消息，M表示所有可能的消息集合。发方A通信时， 发送的是消息。用简单的例子说明：设S={0,1}, M={00,01,10,11}, 定义四个不同的编码法则e0,e1,e2,e3: 00 01 10 11 e0 0 1 e1 0 1 e2 0 1 e3 0 1 ;这样就构成一个认证码MAC。发方A和收方B在通信前先 秘密约定使用的编码法则。例如，若决定采用e0，则以 发送消息00代表信源0；发送消息10代表信源1，我们称 消息00和10在e0之下是合法的。而消息01和11在e0之下不 合法，收方将拒收这二个消息。 信息的认证和必威体育官网网址是不同的两个方面，一个认证码 可具有必威体育官网网址功能，也可没有必威体育官网网址功能。 认证编码的基本方法是要在发送的消息中引入多余 度，使通过信道传送的可能序列集Y大于消息集X。对于 任何选定的编码规则(相应于某一特定密钥):发方从Y中选 出用来代表消息的许用序列，即码字；收方根据编码规 则唯一地确定出发方按此规则向他传来的消息。窜扰者 由于不知道密钥，因而所伪造的假码字多是Y中的禁用序;列，收方将以很高的概率将其检测出来而被拒绝。认证 系统设计者的任务是构造好的认证码(Authentication Code),使接收者受骗概率极小化。 令x ∈X为要发送的消息，k ∈K为发方选定的密钥， y=A(x,k) ∈Y是表示消息X的认证码字，Ak={y=A(x,k)|x ∈X}为认证码。Ak是Y中的许用(合法)序列集，易见 Y=Ak∪Ak。接收者知道认证编码A(.,.)和密钥k,故从收到 的y, 唯一确定出消息x。窜扰者虽然知道X,Y,y,A(.,.),但不 知具体密码k, 他的目的是想伪造出一个假码字y*，使y* ∈Ak, 以使接收者收到y*后可用密钥k解密，得到一个合 法的消息x*。这样，窜扰者欺诈成功。 ;消息认证 消息认证是使意定的消息接收者能够检验收到的消 息是否真实的方法。检验内容应包括： (1)证实报文的源和宿； (2)报文内容是否曾受到偶然的或有意的篡改； (3)报文的序号和时间栏。 总之，消息认证使接收者能识别： 消息的源，内容的真伪，时间性和意定的信宿。 这种认证只在相应通信的双方之间进行，而不允许 第三者进行上述认证。认证不一定是实时的。 可用消息认证码MAC对消息做认证。 ;.;先算x1+b1, x1+b2(mod 1010), 而后根据b2的第一位数值4 对x1+b2循环左移4位，记作R(4)(x1+b1)再与(x1+b1)相加得 R(4)(x1+b1)+(x1+b1)?P1(mod 1010) 类似地，右路在b1的第一位数值5控制下运算结果为