Протоколы аутентификации с симметричными алгоритмами шифрования

Ниже приводятся три примера протоколов аутентификации, специфицированных в ISO/IEC 9798-2. Эти протоколы предполагают предварительное распределение разделяемых секретных ключей.

Рассмотрим следующие варианты аутентификации:

- односторонняя аутентификация с использованием меток времени;

- односторонняя аутентификация с использованием случайных чисел;

- двусторонняя аутентификация.

В каждом из этих случаев пользователь доказывает свою подлинность, демонстрируя знание секретного ключа, так как производит расшифровывание запросов с помощью этого секретного ключа.

При использовании в процессе аутентификации симметричного шифрования необходимо также реализовать механизмы обеспечения целостности передаваемых данных на основе общепринятых способов.

Введем следующие обозначения:

r_А ‑ случайное число, сгенерированное участником А;

r_B ‑ случайное число, сгенерированное участником В;

t_A ‑ метка времени, сгенерированная участником А;

Е_K ‑ симметричное шифрование на ключе K (ключ K должен быть предварительно распределен между А и В).

1. Односторонняя аутентификация, основанная на метках времени:

A→B: E_K(t_A,B). (1)

После получения и расшифровывания данного сообщения участник В убеждается в том, что метка времени t_A действительна и идентификатор В, указанный в сообщении, совпадает с его собственным. Предотвращение повторной передачи данного сообщения основывается на том, что без знания ключа невозможно изменить метку времени t_A и идентификатор В.

2. Односторонняя аутентификация, основанная на использовании случайных чисел:

А ← В: r_B (1)

А → В: Е_K(r_B, В). (2)

Участник В отправляет участнику А случайное число r_B. Участник А шифрует сообщение, состоящее из полученного числа r_B, и идентификатора В, и отправляет зашифрованное сообщение участнику В. Участник В расшифровывает полученное сообщение и сравнивает случайное число, содержащееся в сообщении, с тем, которое он послал участнику А. Дополнительно он проверяет имя, указанное в сообщении.

3. Двусторонняя аутентификация, использующая случайные значения:

А ← В: r_B; (1)

А → В: Е_K(r_A, r_B, В); (2)

А ← В: Е_K(r_A, r_B); (3)

При получении сообщения (2) участник В выполняет те же проверки, что и в предыдущем протоколе, и дополнительно расшифровывает случайное число r_A для включения его в сообщение (3) для участника А. Сообщение (3), полученное участником А, позволяет ему убедиться на основе проверки значений r_A и r_B, что он имеет дело именно с участником В.

Широко известными представителями протоколов, обеспечивающих аутентификацию пользователей с привлечением в процессе аутентификации третьей стороны, являются протокол распределения секретных ключей Нидхэма и Шредера и протокол Kerberos.