А. Проверка подлинности процессов при распределении ключей с использованием црк

Пусть вызывающий процесс обозначается через А, а вызываемый - через В. Оба процесса (абонента) имеют идентификаторы I_A и I_B. Абоненты имеют также мастер-ключи КМ_А и КМ_B, известные только соответственно А и В, а также ЦРК. Мастер-ключи распределяются между абонентами вне РКС. Это может быть специальная почта, другие автоматизированные системы и т. п.

Абонент А посылает в ЦРК в открытом виде идентификатор I_А и зашифрованные на КМА идентификатор I_B, случайное число r₁ и просьбу обеспечить связь с В:

1. А→ЦРК: I_А, КМ_А (I_B, r₁ «Прошу установить связь с В»).

По открытому идентификатору I_A соответствующая процедура обеспечивает выбор мастер-ключа КМ_A, расшифровывает сообщение, а затем генерируется сеансовый ключ К_s и отсылается зашифрованное сообщение А:

2. ЦРК→А: КМ_А (r₁ К_s, I_В, КМ_В (Кs, I_А))

Это сообщение может расшифровать только абонент А, имеющий ключ КМ_А. Случайное число r₁ подтверждает, что полученное сообщение не является повторным, а выдано ЦРК в ответ на сообщение А. Абонент А оставляет у себя K_s, генерирует случайное число r₂ и отправляет сообщение абоненту В:

3. А→В: КМ_В (Кs, I_А), К_s(r₂).

Сообщение может расшифровать только В. Полученный идентификатор I_А указывает, что именно абонент А инициирует сеанс связи. Часть сообщения, зашифрованная мастер-ключом КМ_В, подтверждает, что сеансовый ключ К_s получен в ЦРК. Абонент В расшифровывает с помощью К_s случайное число r₂. Если используется односторонняя процедура подтверждения подлинности, то абонент В передает абоненту А сообщение:

4. В→А: К_s(f(r₂)).

Такая процедура не обеспечивает полной уверенности В в том, что именно А является действительным инициатором обмена. Так существует возможность попытки повторной посылки сообщения 4 злоумышленником С позднее. Такое воздействие практически не будет иметь отрицательных последствий для В, так как у С нет сеансового ключа К_s. Он не сможет ни прочесть сообщение В, ни дослать ему фальсифицированное сообщение. Чтобы исключить и такую возможность, необходимо использовать процедуру тройного «рукопожатия». Тогда вместо сообщения 4 абонент В посылает А следующее сообщение:

4'. В→А: К_s(r₂, r₃), где r₃ - случайное число.

В ответ А передает сообщение, подтверждающее его подлинность:

5. А→В: К_s(r₃)

Если все шаги выполнены успешно, то считается, что абоненты А и В - подлинные, и они могут проводить сеанс обмена сообщениями с помощью ключа К_s.

Недостатками такого алгоритма проверки подлинности и распределения ключей являются:

• большая нагрузка на ЦРК, так как при каждом сеансе осуществляется обращение к ЦРК;

• очень высокие требования предъявляются к защищенности и отказоустойчивости ЦРК.

Процедура взаимного подтверждения подлинности в системах с открытым ключом также заключается в обмене ключами и последующем подтверждении подлинности. Администратор ЦРК имеет доступ к открытому ключу КО_ЦРК и закрытому ключу КЗ_ЦРК, а также к открытым ключам всех абонентов сети. Абонент А обращается с запросом в ЦРК для получения своего открытого ключа и открытого ключа вызываемого абонента В:

1. А→ЦРК: I_A, I_B, «Вышлите ключи».

В ответ на полученный запрос ЦРК формирует сообщение, зашифрованное с помощью закрытого ключа ЦРК. Отдельно зашифровывается открытый ключ А и его идентификатор, а также открытый ключ абонента В и его идентификатор.

2. ЦРК→А: КЗ_ЦРК (КО_А, I_А), КЗ_ЦРК(КО_В, I_В).

Абонент А расшифровывает сообщение с помощью открытого ключа КО_ЦРК, который доставлен ему надежным путем. Полученные идентификаторы абонентов А и В подтверждают, что ЦРК правильно воспринял запрос и КО_B - открытый ключ абонента В.

На следующем шаге процедуры абонент А посылает абоненту В сообщение, в котором сгенерированное число r₁ и идентификатор I_А зашифрованы открытым ключом КО_B, а открытый ключ КО_А и идентификатор I_А зашифрованы закрытым ключом ЦРК.

3. А→В: КО_В(r₁, I_А), КЗ_ЦРК(КО_А, I_А).

Абонент В расшифровывает первую часть сообщения с помощью своего закрытого ключа КЗ_B, а вторую часть - с помощью открытого ключа КО_ЦРК. На основании полученной информации абонент В делает вывод, что связь с ним устанавливает абонент А, что подтверждается зашифрование открытого ключа А и его идентификатора с помощью секретного ключа ЦРК КЗ_ЦРК. После шага 3 абоненты А и В имеют по два открытых ключа. Если используется одностороннее подтверждение подлинности, то на последнем шаге В посылает сообщение:

4. В→А: КО_А(f(r₁)).

Если расшифрованное число r₁ совпадает с тем, которое посылалось абоненту В, то абонент А получает подтверждение подлинности абонента В, так как число r₁ при передаче по сети было зашифровано открытым ключом абонента В и могло быть расшифровано только владельцем закрытого ключа абонента В. Если используется процедура взаимного подтверждения подлинности, то осуществляется трёхстороннее «рукопожатие». Тогда на четвёртом шаге абонент В, наряду с числом r₁ передаёт абоненту А сгенерированное им случайное число r₂.

4'. В→А: КО_А(r₁, r₂).

В ответ абонент А передаёт сообщение:

5. А→В: КО_В(r₂).

Вместо случайных чисел в процедуре взаимного подтверждения могут использоваться временные метки. Если сообщение принимается после истечения контрольного интервала времени от создания сообщения до его получения, то такое сообщение считается фальсифицированным. Реализация такой процедуры затрудняется в больших сетях. Во-первых, в них сложнее поддерживать единое время. Во-вторых, разброс во времени доставки может колебаться в довольно широких пределах. Это связано с возможными изменениями маршрутов, а также повторных передач при сбоях в каналах связи.

Примером реальной системы, в которой реализован принцип Подтверждения подлинности процессов при распределении ключей с использованием ЦРК, является вычислительная сеть со специальным сервером аутентификации Кеrberos. Клиентские компоненты Кеrberos присутствуют в большинстве современных операционных систем (наиболее полно в ОС Solaris). В защищённом сервере Кеrberos хранятся секретные ключи всех абонентов сети.

Процедура подтверждения подлинности клиента с и сервера s реализуется следующей последовательностью шагов.

1. Клиент с→Kerberos: I_с, s₁, timeexp, r₁.

Клиент с передает Kerberos в открытом виде свой идентификатор I_с, запрашиваемый сервис s₁, срок годности билета timeexp и случайное число r₁.

2. Kerberos→клиент с: К_c(К_cs, timeexp, r₁); К_s(К_сs).

Kerberos возвращает сеансовый ключ К_сs, идентификатор сервера I_s, атрибуты timeexp и r₁, зашифрованные ключом клиента, а также сеансовый ключ К_cs, зашифрованный ключом сервера с.

3. Клиент с→сервер s: К_cs(I_c, ts, ck); К_s(К_cs).

Клиент посылает серверу свой идентификатор I_с, временной штамп ts и контрольную сумму ck, зашифрованные сеансовым ключом, а также пересылает без изменений зашифрованный ключ К_s (К_сs), который называется билетом.

4. Сервер s→клиент с: К_cs(I_s, ts).

Сервер подтверждает свою подлинность, возвращая дополнительную информацию, зашифрованную сеансовым ключом.

Каждый сервер Kerberos обслуживает определенную область управления. Чтобы субъекты из различных областей управления могли общаться друг с другом, серверам Kerberos необходимо обмениваться секретными ключами.