點對點密碼認證金鑰協商協定之設計

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Title:	點對點密碼認證金鑰協商協定之設計
Other Titles:	Designing a client-to-client password-authenticated key exchange protocol
Authors:	廖宜平;Liao, Yi-Ping
Contributors:	淡江大學電機工程學系碩士班裝博任
Keywords:	點對點;密碼認證金鑰協商;智慧卡;Client-to-client;PAKE;Smart Cart
Date:	2011
Issue Date:	2011-06-16 22:10:00 (UTC+8)
Abstract:	在進行安全通訊前，通訊雙方必須協商出通訊金鑰，一般會由一組安全性較低的密碼協商出一組安全性較高的通訊金鑰，這種協商的過程稱為PAKE(Password-Authenticated Key Exchange)，其中兩不同區域的使用者協商金鑰的架構稱為C2C-PAKE。由於在無線網路環境中，封包是在開放性空間中傳遞，因此攻擊者可以隨意的對封包進行竊聽、竄改、攔截等…動作，進而進行各種攻擊，因此通訊協定在通訊過程中能不能抵擋攻擊者的惡意攻擊為一十分重要的要素。本文將攻擊者的可能發動的各種攻擊方式做一整理，再將近幾年的C2C協定分析其中的優缺點與其可能會有的漏洞進而進行安全性的加強。本文提出的協定主要採用Smart Card協定為主架構加以改良，Smart Card協定讓使用者先交換Smart Card資訊，再使用Mod計算上的特性來達成驗證的目的，利用Mod的計算的特性，可以使傳輸中的資訊包含有隨機數，可以有效抵擋離線字典攻擊。改良上使用Ding等人在2009提出的協定在認證上加上使用密碼交換Diffie-Hellman參數的方式，再將認證封包上加上Diffie-Hellman與伺服器之私密金鑰，如此可以達成密碼、Smart Card資訊與伺服器的私密金鑰三方互相保護之成果。為了使各協定間能夠公平的評估與比較安全性，因此提出能測試各協定安全性的模組也是必要的。現有的安全性評估模式，大多是將既有的攻擊方式模組化，並且定義攻擊者能力，讓不同安全機制，能夠透過定義好的模組進行安全性評估。本文使用Kazuki提出一種改良性的安全模組做為驗證協定安全性的方式，此改良安全模組可以驗證目前安全模組無法驗證的KCI、LEP與BR，模組的主要不同處在於該模組定義了攻擊者可以取得使用者與伺服器的靜態金鑰(如使用者密碼與伺服器私密金鑰)與暫時的資訊(如生成通訊金鑰前的暫時數據)與可以完全控制某使用者行動的指令，增加這些定義主要是為了確定攻擊者取得使用者之密碼資訊(KCI)以及伺服端之private key(LEP)之後也可以確保協定安全，故使用此模組證明協定之被破解之機率趨近於零後即可證明協定可以抵擋BR、KCI、LEP攻擊。另外本文也對各協定的計算成本進行比較，由於要達成較高的安全性所增加的計算會增加其計算的成本，因此有必要對其增加的成本與安全性比較是否合理，本文將協定的計算成本分別進行比較，並將各個改變造成的計算成本改變分別列出以方便了解各個改變造成的成本增加以確認此改變是否合理。文中使用此協定套用到部分實際應用上，C2C-PAKE可以應用在任何用戶需要認證後通訊的地方，本文中實際使用在工作站的認證上。 Before conducting secure communications, users must establish a higher security key for communication from memory low security Password security, this process is known as PAKE (Password-Authenticated Key Exchange), We list attacker may launch various attacks, We also analysis of nearly years C2C protocol''s advantages, disadvantages and their vulnerability, then we strengthen protocol''s security. The proposed protocol mainly based Smart Card Framework Agreement to be improved, Smart Card protocol, Smart Card allows users to exchange information first, then use the mod calculation features to achieve the purpose of verification, use the calculation features of mod that allows transmission The information includes a random number, can resist the off-line dictionary attacks. We add Ding, who propose the protocol in 2009 use the a password on the authentication exchange Diffie-Hellman parameter approach, and then add the Diffie-Hellman and server''s private key to authentication package, so you can reach the outcome of password, Smart Card information and server''s private key constituents mutual protection. This paper use the Kazuki''s improving security module to verify the security of protocol, the improving security module can verify that the KCI, LEP attack current security module can not verify, we use this module to prove protocol can resist the BR, KCI, LEP attack. This paper also compared the cost of the protocols to demonstrate our protocol increases the scope of reasonable cost.
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