NCTUCS 2013-Fall Introduction to Cryptography by Professor Rong-Jaye Chen.

今天是 liuyh 講課!

Master key, Session key, X.509, PKI

• Symmetric Key Distribution Using Symmetric Encryption
• Symmetric Key Distribution Using Asymmetric Encryption
• Distribution Of Public Keys
• X.509 Certificates
• Public-Key Infrastructure

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Symmetric Key Distribution Using Symmetric Encryption

加密：public key or private key
簽章：private key

symmetric key: 速度較快
asymmetric key: 速度較慢

現今網路環境使用上圖的 Option 4
KDC = Key Distribution Center

Session Key => 加密 Communication
Master Key => 加密 Session Key

只需要 N 個 Master Key

Data => 有加密
Session Key => 有加密
Master Key => 沒加密

Key Distribution 的步驟

Hierarchical Key Control

• Single LAN
• KDC 和 KDC 之間有自己的方法作訊息交換
• 把 KDC 切開的好處：當某個 KDC 出事時，影響範圍較小

Session Key Lifetime

• Session Key 換的越頻繁，則越安全。
• 但一直交換 Session Key 也會造成 Overhead
• 所以要在換與不換之間找到平衡點
• 如果 Connection 會進行很長的一段時間
• 傳輸過程會跟資料及封包的格式有關
• UDP => connectionless => 一個連線不太需要換 Session Key
  => 改成每次交換都用新的 Session Key => 不符合 connectionless 需要快速的原則
  => 改用有時效性的 Session Key 會是比較好的作法

A Transparent Key Control Scheme

• 

Decentralized Key Control

• Fully Decentralized => 每個 host 兩兩之間都會有一個 Master Key => 沒有中央化的存在
• 缺點： N 個 hosts 需要 N(N-1)/2 個 Master Key => 又回到了原本的數量級
• 優點： 較安全

Controlling Key Usage

如果把 Master Key 當成 Session Key 來用的話，在安全性上可能會洩漏用該 Master Key 加密的 Session Key

到此為止，還是沒交代 Master Key 從何而來

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Symmetric Key Distribution Using Asymmetric Encryption

• 效率較差
• 用來加密並傳輸 secret key
• 
• 優點
  • 安全性較高，Key 被破解了，只會影響該次傳輸，不會影響該次前後的傳輸。
• 缺點
  • 有 Man-in-the-middle-attack 的風險
    

為了抵抗 Man-in-middle-attack 修改之前的方法

前提：A 和 B 必須先交換過彼此的 Public Key
1. A 將 identifier 加上 N1 再用 B 的 public key 加密，丟給 B
2. B 收到後解開，得到 N1，再把 N1 加上 N2，用 A 的 Public key 加密，丟給 A。 (證明自己是B)
3. A 將 N2 用 B 的 Public Key 加密後，丟給 B。(證明自己是 A)
4. A 將 secret key 用 A 的 private key 加密，再用 B 的 Public key 加密後，丟給 B

如此可以確定雙方都是真的 A 和 B。

A Hybrid Scheme

見投影片 p.21

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Distribution Of Public Keys

Public Announcement of Public Key

• 每個人都可以假裝是別人，然後發別人的 Public Key，所以拿到的 Public Key 可能是假的。

太危險，不能用。

Publicly Available Directory

• Authority maintain {name, public key}，確保 Public Key 是正確的。
• 當面或用其他可以確認的安全方法跟 Authority 註冊
• 使用者要跟 Authority 拿 Key 必須透過強制的加密連線
• 

Key 仍然可能會被使用者洩漏

Public-Key Authority

• Authority 會有 Public Key 和 Private Key
• T1, T2 => Timestamp
• N1, N2 => nounce
• 

只要 Authority 被攻破，這個方法基本上就毀了。
Authority 也是 Bottleneck 的主因

Public-Key Certificates

• 目前最常用的方法
• 1978年出現，Kohnfelder
• 直接用 certificate 讓雙方交換彼此的 key，不用透過 public-key authority
• 透過 Timestamp 可以得知此 certificate 是否已經過期
• 
• 

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X.509 Certificates

User 的 public-key + CA 的 private-key + Hash = Certificate

• 

X.509 的格式

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• 有分 version 1, 2, 3
• Subject Name: 這個 Certificate 是誰的
• Period of validity: 有效期間
• Issuer name: CA 的名字
• Certificate serial number: CA 給的流水號，不會重複
• Subjects's public key info: user 的 public-key 相關資訊
• Signature: CA 簽章

Y<<X>> 代表由 Y 這個 CA 簽署 X 的 public-key 的 certificate
Y<<X>> = the certificate of user X issued by certification authority Y

Obtaining a user's certificate

• 每個 User 都會相信幫其簽署 Certificate 的 CA，因此會接受所有由同一個 CA 簽署的 Certificate

那由不同 CA 簽署的 Certificate 彼此之間要如何認證？

有 X1<<A>> 和 X2<<B>> 要如何讓 A 和 B 互相信任？
for A: X1<<X2>>X2<<B>>
for B: X2<<X1>>X1<<A>>

• CA 之間彼此簽署 Certificate

Revocation Of Certificates

• 舊的 Certificate 時間到期，必須廢除。
• 

Public-Key Infrastructure (PKI)

RFC 2828, RFC 4949, RFC 5280

• PKI Users
• CA
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