信息安全概论复习笔记 第九章 身份认证（不是重点，做了解吧）_离线字典攻击

身份认证（Authentication）的定义：
宣称者向验证方出示证据，证明其身份的交互过程 至少涉及两个参与者，是一种协议 分为双向认证和单向认证
身份认证并不是一种静态的加密，而是一个协议过程

区分两个概念
身份认证和报文鉴别
区别：
①报文鉴别是静态附加在报文之上；身份认证是动态的协议交互的过程；报文鉴别可以作为基本方法，用于设计身份认证协议
②身份认证一般和时间相关，具有实时性；
-Message authentication has no timeliness
-Entity authentication happens in real time
重大区别就是： 要保证用于身份认证的报文的鲜活性
最早是由毛文波提出的，鲜活性在身份认证里指用于身份认证的凭证每次都不一样；
对身份认证最大的威胁是重放攻击（Replay Attack）

理解身份认证讨论的问题本质
报文鉴别是要对报文加密；
我们在讨论身份认证协议时总是假设底层的密码算法是安全的，研究身份认证协议时是在挑协议的漏洞，也就是说在协议交互过程中替换一个报文，或者删除一个报文，或者增加一条报文，然后看看是否造成协议出错，针对身份认证最大攻击就是重放攻击。

身份认证基本方法（基于一个凭证）
宣称者所知道的（秘密）-passwords、PINs、keys…
宣称者拥有的（设备或信物）-cards、handhelds…
宣称者继承的生物特征（每个人独有的）-biometrics
PINs与Keys的关系
用短的PIN码锁住长的密钥Key，提供两级安全保护

基于口令的身份认证
基于口令身份认证的一般模式
基于口令认证的一般过程 分为两个阶段：
初始化阶段
①用户选择口令
②口令经哈希后把哈希值存储在口令文件里
身份认证阶段
①用户登录系统，输入口令
②系统同样方向计算哈希值，和之前存放在口令文件里的哈希值比较
基于口令的身份认证-弱的认证方法
口令在相当长一段时间内固定
明文存放或哈希之后存放
通过设置规则（如要求字母、数字、长度等），
避免设置弱口令
Salt（盐值）提高字典攻击的穷举空间
有大量的应用实例

• Unix口令
• 动态口令

对基于口令认证的攻击
重放攻击（因口令一般一段时间内固定）
穷举攻击 8个字符相当于40-50bits的穷举空间

字典攻击-数量化讨论
什么是口令字典？
典型的口令词典：
容易被采用作为口令的词条
– 人们的名字、宠物名字、生日或生日的组合、普通单词
穷举攻击和字典攻击哪个效率更高

在线字典攻击（本质就是挨个口令试）
在线字典攻击：攻击者从字典文件里的词条拿出来一个一个去匹配口令

怎么防御在线字典攻击？
①随机口令设置
②或者通过一些规则避免设置弱的口令，增加穷举者攻击空间的目的

离线字典攻击原理
建立离线字典文件 字典文件包含两列：
①口令
②口令对应的哈希值
口令列表，与攻击目标系统采用同样哈希算法，
计算生成口令的哈希值
获取password文件 password文件里的哈希值与字典文件里的哈希值进行比对

离线字典攻击原理小结（本质就是比较hash）
所谓离线字典攻击就是攻击者前提能拿到口令文件，倒算哈希值变成查表，查表这个运算对计算机来说处理速度非常快，这个攻击如果成功的话危害非常大，这意味着一旦口令文件丢失，所有用户的口令都发生了泄露； 如果没有离线字典文件的话，攻击者窃取了口令文件，它想从哈希值倒算口令它是做不到的，但有了离线字典文件后,针对口令文件攻击者直接查表，一旦哈希值匹配成功了，那么可以得到口令明文，甚至口令值不一定一样，但是哈希值相同，这个时候也等价于找到口令了，这就是离线字典攻击的原理

防范离线字典攻击的方法
防范离线字典攻击典型方法： 撒点盐的方法，通过撒点盐的方法来提高离线字典攻击的穷举空间

以UNIX口令系统为例—撒盐方法
UNIX标准口令Hash函数（使用改造的DES算法） 将DES改造成Hash函数，改造方法：
①明文全部变成常量，64bit0；
②Salt值从系统的时钟提取，取值范围[a-z,A-Z,0-9,./],对时钟做一个简单变换变成ASCII字符，这个时钟有效比特数量是12bit
③用对称密钥key对其进行加密，key包括两个部分：口令明文+Salt(12bit)
④迭代25次；修改DES扩展函数；
⑤加密完成之后，获得一个11个ASCII字符的密文输出作为哈希值，把哈希值存放到口令文件里password字段的后面一部分，前面两位放置Salt的两个字符[from Red Hat Linux 6.2]

基于口令的认证方式总结
一种弱的认证方法 窃取A的password，将在很长一段时间拥有A的权限，直到A发现
特别的，网络环境下远程认证 远程登录，password传递形式？加密还是明文
早期的互联网协议，telnet、http、ftp都是明文传递 网络环境下口令认证又会带来新的问题
可以通过设置一些规则避免简单的口令 一种普遍的身份认证方式 因为容易部署、易使用 如何管理passwords

基于口令的身份认证：动态口令
动态口令又叫One-time passwords（OTP）
解决的问题：基于口令的身份认证易受重放攻击，如何避免口令固定被重放？
需要事先共享口令序列，每次认证后更新，当前期待的口令与前一个的口令不一样 如何共享？
要解决这个问题最早的方案是Lamport动态口令方案


小结
总结lamport方案：就是利用哈希函数的单向性，首先用哈希算法生成一系列的口令共享串，然后把最后一个口令哈希值告诉B，攻击者即便得到之前的口令，想知道下一次口令不可行，因为哈希函数的单向性不可行 这个方案比较简单后面有些系统基于Lamport方案的，但是没有大规模使用

动态口令的安全性分析
安全性： 不能防御预先播放攻击（pre-play attack）
在口令更新的时间窗口（常见1分钟、30秒）还是可以遭受重放攻击
缺点 使用500-1000次需要reinitialization 开销不小 不支持双向认证，无法确认口令提交给了合法的Bob Server

身份认证协议的分类
弱的身份认证 基于口令、PIN码等
动态口令（one time passwords）半强的
强的（基于密码技术的）身份认证 质询与应答技术
基于可信第三方的身份认证（不但实现身份认证、还解决密钥分发问题）
Needham-Schroeder协议
Kerberos协议

身份认证协议的第二类
强的（基于密码技术的）身份认证
质询与应答认证技术
对称密钥实现质询与应答
公开密钥实现质询与应答

质询与应答（Challenge-Response）的基本逻辑
设B要完成对A的身份认证
身份认证基于A所知道的某个秘密（例如密钥） 首先B发给A一个随机数（Challenge） A收到这个随机数后，对它做某种变换，得到Response报文，并发送回去 Response同时依赖于随机数和A所知道的这个秘密 B收到Response，可以验证A是知道这个秘密的
在有的协议中，这个Challenge也称为Nonce（Number used ONCE）
质询与应答** 可能明文传输也可能密文传输** A生成Response报文的典型变换有： A用密钥加密，说明A知道这个密钥 有时会对Challenge简单运算，比如增一，再做加密处理
质询与应答的意义在哪里？ 是构造更复杂的交互式认证协议的基本组件

质询与应答的实现方式
使用对称密钥秘密体制
①对称密钥加密
②报文鉴别码
使用公开密钥密码体制
①数字签名


Needham-Schroeder协议