消息认证(鉴别)与数字签名 信息系统安全理论与技术 知识（第2版）课件.pptVIP

消息认证(鉴别)与数字签名  Message Authentication and Digital signature 网络通信的攻击威胁 泄露：把消息内容发布给任何人或没有合法密钥的进程 流量分析：发现通信双方之间信息流的结构模式，可以用来确定连接的频率、持续时间长度；还可以发现报文数量和长度等 伪装：从一个假冒信息源向网络中插入消息 内容篡改：消息内容被插入、删除、变换、修改 顺序修改：插入、删除或重组消息序列 时间修改：消息延迟或重放 否认：接受者否认收到消息；发送者否认发送过消息 消息认证就是验证消息的完整性和真实性 一个是验证信息的发送者是真正的而不是冒充的，即数据起源认证； 二是验证信息在传送过程中未被篡改、重放或延迟等。 数据完整性机制有两种类型 一种用来保护单个数据单元的完整性 一种既保护单个数据单元的完整性，也保护一个连接上整个数据单元流序列的完整性（对消息流的篡改检测） 鉴别编码器和鉴别译码器可抽象为鉴别函数 一个安全的鉴别系统，需满足 （1）指定的接收者能够检验和证实消息的合法性、真实性和完整性 （2）消息的发送者和接收者不能抵赖 （3）除了合法的消息发送者，其它人不能伪造合法的消息 公钥加密－鉴别和签名 A B 消息认证码(MAC Message Authentication Code) 使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，并加入到消息中，称MAC。 接收者可以确信消息M未被改变。 接收者可以确信消息来自所声称的发送者。 A B || 加密和认证　 || 消息加密必威体育官网网址性和消息认证真实性 加密代价大（公钥算法代价更大） MAC函数类似于加密函数，但不需要可逆性。因此在数学上比加密算法被攻击的弱点要少 鉴别函数与必威体育官网网址函数的分离能提供功能上的灵活性 某些信息只需要真实性，不需要必威体育官网网址性 广播的信息难以使用加密（信息量大） 网络管理信息等只需要真实性 政府/权威部门的公告 散列函数Hash Function H(M): 输入为任意长度的消息M; 输出为一个固定长度为m的散列值，称为消息摘要(MessageDigest） H(M)是消息M的所有位的函数并提供错误检测能力：消息中的任何一位或多位的变化都将导致该散列值的变化 H(M)又称为：哈希函数、数字指纹（Digital finger print)、压缩（Compression)函数、数据鉴别码（Dataauthentication code）等 消息摘要采用一种单向散列算法将一个消息进行换算。在消息摘要算法中，文件数据作为单向散列运算的输入，这个输入通过HASH函数产生一个散列值。如果改动了文件，散列值就会相应地改变，接收者即能检测到这种改动过的痕迹。 散列函数是安全的是指它具有 一致性：相同的输入产生相同的输出。 随机性：消息摘要外观是随机的，以防被猜出源消息。 唯一性：几乎不可能找到两个消息产生相同的消息摘要。 单向性：即如果给出输出，则很难确定出输入消息。 Hash函数H一般满足: 输入x可以为任意长度；输出数据串长度固定 正向计算容易，即给定任何x，容易算出H(x)；反向计算困难，即给出一Hash值h，很难找出一特定输入x，使h=H（x） 抗冲突性（抗碰撞性） 一是给出一消息x，找出一消息y，使H（x）=H（y）是计算上不可行的（弱抗冲突） 二是找出任意两条消息x、y，使H（x）=H（y）也是计算上不可行的（强抗冲突）。 Hash函数的两种穷举攻击生日问题 一是给定消息的Hash函数H（x），破译者逐个生成其他文件y，以使H（x）=H（y） 二是攻击者寻找两个随机的消息：x，y，并使H（x）=H（y） 在一个教室中最少应有多少学生才使得找一个学生与某人生日（该人也在教室）相同的概率不小于1/2？ 在一个教室中最少应有多少学生才使得至少有两个学生的生日在同一天的概率不小于1/2？ 在一个教室中最少应有多少学生才使得找一个学生与某学生生日（该学生也在教室）相同的概率不小于1/2？ 教室中有t人： 一同学（给定）生日为某天； 其他某个同学不是和他同一天生的概率是364/365 其余的人与某人都不同生日的概率是(364/365)t-1 所以至少有一个人与此人同生日的概率是1-(364/365)t-1 254 在一个教室中最少应有多少学生才使得至少有两个学生的生日在同一天的概率不小于1/2？ 第一个人的生日为一个特定生日 第二个人不在该日生的概率是(1-1/365) 第三个人与前两位不同生日的概率是(1-2/365) 第t个人与前t-1个人不同生日的概率是(1-(t-1)/36