Распределение ключей
Распределение ключей является очень ответственным процессом в управлении ключами. Одним из основных требований к реализации этого процесса является сокрытие распределяемой ключевой информации.
Задача распределения ключей сводится к построению протокола распределения ключей, обеспечивающего:
1) взаимное подтверждение подлинности участников сеанса;
2) подтверждение достоверности сеанса для защиты от атак методом
повторов;
3) использование минимального числа сообщений при обмене ключами.
Вообще говоря, выделяют два подхода к распределению ключевой информации в компьютерной сети:
1. Распределение ключевой информации с использованием одного
либо нескольких центров распределения ключей.
2. Прямой обмен сеансовыми ключами между пользователями.
Распределение ключевой информации с использованием центров распределения ключей
Данный подход предполагает, что центру распределения ключей известны распределяемые ключи, в связи с чем, все получатели ключевой информации должны доверять центру распределения ключей.
Достоинством данного подхода является возможность централизованного управления распределением ключевой информацией и даже политикой разграничения доступа удаленных субъектов друг к другу.
Данный подход реализован в протоколе Нидхема-Шредера и базирующемся на нем протоколе аутентификации Kerberos. Распределение ключевой информацией и разграничение доступа основывается в данных протоколах на выдаче мандатов центром распределения ключей. Использование данных протоколов позволяет безопасно распределить сеансовые ключи даже в случае взаимного недоверия двух взаимодействующих сторон.
Прямой обмен сеансовыми ключами между пользователями
Для возможности использования при защищенном информационном обмене между противоположными сторонами криптосистемы с секретным ключом взаимодействующим сторонам необходима выработка общего секрета, на базе которого они смогут безопасно шифровать информацию или безопасным образом вырабатывать и обмениваться сеансовыми ключами. В первом случае общий секрет представляет собой сеансовый ключ, во втором случае – мастер-ключ. В любом случае, злоумышленник не должен быть способен, прослушивая канал связи, получить данный секрет.
Для решения проблемы выработки общего секрета без раскрытия его злоумышленником существует два основных способа:
использование криптосистемы с открытым ключом для шифрования;
использование протокола открытого распространения ключей Диффи-Хеллмана.
Реализация первого способа не должна вызывать вопросов. Рассмотрим более подробно реализацию второго способа.
Протокол Диффи-Хеллмана
Протокол Диффи-Хеллмана был первым алгоритмом работы с открытыми ключами (1976 г.). Безопасность данного протокола основана на трудности вычисления дискретных логарифмов [2].
Пусть пользователи A и B хотят выработать общий секрет. Для этого они выполняют следующие шаги.
Стороны A
и B
договариваются об используемом модуле
N,
а также о примитивном элементе g,
,
степени которого образуют числа от 1 доN-1.
1. Числа N и g являются открытыми элементами протокола.
2. Пользователи A и B независимо друг от друга выбирают собственные секретные ключи СКA и CKB (случайные большие целые числа, меньшие N, хранящиеся в секрете).
3. Пользователи A и B вычисляют открытые ключи ОКА и OKB на основании соответствующих секретных ключей по следующим формулам:
4. Стороны A и B обмениваются между собой значениями открытых ключей по незащищенному каналу.
5. Пользователи A и B формируют общий секрет K по формулам:
Пользователь A:
.
Пользователь B:
.
Ключ K может использоваться в качестве общего секретного ключа (мастер-ключа) в симметричной криптосистеме.
Пример 6.2.
Возьмем модуль N = 47 и примитивный элемент g= 23. Пусть пользователи A и B выбрали свои секретные ключи СКА=12, СКВ=33. Тогда,
В данном случае общий секрет :
.
Алгоритм открытого распределения ключей Диффи - Хеллмана позволяет обойтись без защищенного канала для передачи ключей. Однако, необходима гарантия того, что получатель получил открытый ключ именно от того отправителя, от которого он его ждет. Данная проблема решается с помощью цифровых сертификатов и технологии ЭЦП.
Протокол Диффи - Хеллмана нашел эффективное применение в протоколе SKIP управления ключами. Данный протокол используется при построении криптозащищенных туннелей в семействе продуктов ЗАСТАВА.