Протокол Ву — Лама

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Криптографические обозначения, используемые в протоколах проверки подлинности и обмена ключами
Идентификаторы Алисы (Alice), инициатора сессии
Идентификатор Боба (Bob), стороны, с которой устанавливается сессия
Идентификатор Трента (Trent), доверенной промежуточной стороны
Открытые ключи Алисы, Боба и Трента
Секретные ключи Алисы, Боба и Трента
Шифрование данных ключом Алисы, либо совместным ключом Алисы и Трента
Шифрование данных ключом Боба, либо совместным ключом Боба и Трента
Шифрование данных секретными ключами Алисы, Боба (цифровая подпись)
Порядковый номер сессии (для предотвращения атаки с повтором)
Случайный сеансовый ключ, который будет использоваться для симметричного шифрования данных
Шифрование данных временным сеансовым ключом
Метки времени, добавляемые в сообщения Алисой и Бобом соответственно
Случайные числа (nonce), которые были выбраны Алисой и Бобом соответственно
Заранее созданные пары открытых и закрытых ключей Алисы, Боба и Трента соответственно
Случайная сеансовая пара открытого и закрытого ключей, которая будет использоваться для асимметричного шифрования
Подписывание данных с использованием закрытого ключа Алисы, Боба, промежуточной стороны (Trent) или закрытого ключа из случайной пары соответственно
Асимметричное шифрование данных с использованием открытого ключа Алисы, Боба, промежуточной стороны (Trent) или открытого ключа из случайной пары соответственно

Протокол Ву — Лама — протокол аутентификации и обмена ключами. Как и в случае протокола DASS промежуточная сторона — Трент — поддерживает базу данных всех ключей.

Симметричный вариант протокола[править | править код]

Протокол был описан Томасом Ву и Саймоном Ламом (англ.) в 1992 году[1][2].

Алиса отправляет Бобу свой идентификатор:

Боб отправляет Алисе случайное число:

Алиса отправляет Бобу это число, зашифровав его на общем ключе её и Трента:

Боб отправляет Тренту сообщение, зашифрованное на его с Трентом ключе, в котором содержатся идентификатор Алисы и её сообщение, полученное Бобом на 3-м проходе:

Трент расшифровывает сообщение ключом Алисы, зашифровывает ключом Боба и отправляет ему:

Асимметричный вариант протокола[править | править код]

Алиса отправляет Тренту сообщение со своим идентификатором и Боба:

Трент отправляет Алисе открытый ключ Боба, подписав его своим закрытым ключом:

Алиса проверяет подпись, после чего отправляет Бобу свой идентификатор и некоторое случайное число, зашифровав их открытым ключом Боба

Боб отправляет Тренту свой идентификатор и идентификатор Алисы, а также случайное число Алисы, зашифрованное открытым ключом Трента:

Трент отправляет Бобу два сообщения. В первом содержится открытый ключ Алисы, подписанный ключом Трента. Во втором — случайное число Алисы, случайный сеансовый ключ и идентификаторы Боба и Алисы. Второе сообщение подписывается ключом Трента и шифруется открытым ключом Боба:

Боб проверяет подлинность сообщений с помощью открытого ключа Трента. После этого он посылает Алисе вторую часть сообщения от Трента (вместе с его подписью), дополнив его своим случайным числом и зашифровав открытым ключом Алисы:

Алиса проверяет подпись Трента и совпадение своего случайного числа. После этого отсылает Бобу его случайное число, зашифровав его сеансовым ключом:

Боб расшифровывает число и убеждается, что оно не изменилось[3].

Протокол взаимной аутентификации и распределения ключей[править | править код]

Этот протокол, основанный на симметричной криптографии, был описан Ву и Ламом в 1994 году[4].

Алиса генерирует случайное число и отправляет Бобу свой идентификатор и это число:

Боб тоже генерирует случайное число и отправляет Алисе свой идентификатор и это число:

Алиса отправляет Бобу свой и его идентификаторы и случайные числа, зашифровав сообщение на общем ключе её и Трента:

Боб отправляет Тренту два сообщения. Первое — это сообщение, полученное от Алисы. Второе — та же информация, что и в сообщении от Алисы (оба идентификатора и случайных числа), но зашифрованная на его с Трентом ключе:

Трент расшифровывает сообщения от Боба, узнаёт идентификаторы и случайные числа участников, после чего генерирует сессионный ключ и отправляет Бобу два сообщения. В первом сообщении содержатся идентификатор Боба, оба случайных числа и сессионный ключ, зашифрованные на ключе Алисы. Во втором сообщении содержатся идентификатор Алисы, оба случайных числа и сессионный ключ, зашифрованные на ключе Боба:

Боб отправляет Алисе два сообщения. Первое — это первое сообщение, полученное на предыдущем проходе от Трента. Второе — оба случайных числа ( и ), зашифрованные на сессионном ключе:

Алиса расшифровывает первое сообщение, получает ключ , расшифровывает второе сообщение и отправляет Бобу его случайное число:

Атаки на протокол[править | править код]

Атака на симметричный вариант протокола[править | править код]

На симметричный вариант протокола Ву-Лама существует атака с помощью параллельного сеанса, описанная Абади и Нидхемом[5][6].

Мэллори является пользователем системы и имеет общий ключ с Трентом. Также ей требуется блокировать все сообщения, посланные Алисе, то есть Мэллори должна быть активным криптоаналитиком.

Мэллори начинает два сеанса — один от имени Алисы и один от своего имени — и отправляет Бобу два сообщения:

Боб думает, что с ним хотят связаться Алиса и Мэллори, и отправляет каждой своё случайное число:

Мэллори игнорирует своё случайное число и в обоих сеансах отправляет Бобу одно и то же сообщение — случайное число , предназначенное Алисе, зашифрованное на общем ключе Мэллори и Трента :

Боб, следуя инструкциям протокола и не сравнивая сообщения между собой, пересылает их Тренту, добавив идентификаторы и зашифровав на их общем ключе :

Трент в каждом сеансе расшифровывает сообщение с помощью ключа того участника, идентификатор которого он получил. Так как в первом сеансе он получил идентификатор Алисы, а число было зашифровано на ключе Мэллори , при расшифровке получится другое число («мусор»).

Боб видит в одном из последних сообщений случайное число , которое он посылал Алисе (как он думает), а в другом — мусор. Из-за этого Боб считает, что он установил связь с Алисой, хотя Алиса вообще не участвовала в обмене сообщениями.

Последовательность сеансов в данном случае не важна — атака будет развиваться точно также.

Абади и Нидхем предложили защиту от этой атаки: в сообщение 5-го прохода Трент должен включить идентификатор Алисы. В этом случае Боб при получении идентификатора Мэллори и случайного числа (которое он отправлял Алисе) отбросит такое сообщение, и атака сорвётся.

Атака на протокол взаимной аутентификации[править | править код]

На этот вариант протокола также существует атака с помощью параллельного сеанса[7].

Пусть Алиса инициировала запрос на установление связи с Мэллори. Тогда Мэллори может инициировать параллельный сеанс связи с Алисой, установить связь в первом сеансе, а второй отложить. После этого через некоторое время (даже после завершения первого сеанса) продолжить установление связи во втором сеансе и заставить Алису принять старый сессионный ключ (тот, что использовался в первом сеансе). Также ей требуется блокировать сообщение, посланные Трентом Алисе, то есть Мэллори должна быть активным криптоаналитиком.

Алиса начинает сеанс связи с Мэллори. Мэллори в ответ начинает сеанс связи с Алисой, отправляя ей то же случайное число, которое она получила:

После этого Мэллори дожидается, пока Алиса ответит на её сообщение из второго сеанса, достаёт из него случайное число и вставляет его в сообщение Алисе в первом сеансе.

После этого Алиса и Мэллори нормально завершают первый сеанс протокола:

Через некоторое время Мэллори продолжает установление второго сеанса связи:

Алиса отправляет серверу сообщение, которое Мэллори перехватывает и блокирует.

Мэллори от имени сервера посылает Алисе сообщение со старым сессионным ключом, просто поменяв местами части сообщения из 5-го прохода первого сеанса.

После этого Алиса с Мэллори завершают установление соединения.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]