SKEME

SKEME — криптографический протокол распространения ключей, созданный в 1996 году Хьюго Кравчиком(Шаблон:Lang-en). Он позволяет двум сторонам получить общий секретный ключ, используя незащищённый канал связи.

Протокол SKEME послужил основой для протокола IKE Шаблон:Sfn, определённого в RFC 2409.

Основные свойства протокола

аутентификация собеседников — уверенность в том, кто является собеседником Шаблон:Sfn;
perfect forward secrecy (PFS) — потеря секретных ключей не ведёт к компрометации прошлой переписки Шаблон:Sfn;
возможность отречения — третье лицо не сможет доказать, что сообщения написаны кем-либо другому адресату Шаблон:Sfn;
strong secrecy — злоумышленник не может детектировать изменение секретного ключа Шаблон:Sfn;
гибкость — четыре возможных режима работы позволяют достичь компромисса между производительностью и безопасностью Шаблон:Sfn.

Режимы и этапы

Обозначения

Для описания протокола используются следующие обозначения:

$P K E_{A} (a r g)$ — шифрование сообщения $a r g$ с открытым ключом, принадлежащим стороне A;
$H (a r g)$ — вычисление криптографической хеш-функции с аргументом $a r g$ ;
$F_{K}$ — псевдослучайная функция с ключом $K$ , результат вычисления которой нельзя предсказать без знания ключа;
$i d_{A}, i d_{B}$ — идентификаторы сторон A и B соответственно;
$g, p$ — генератор и модуль соответственно, используемые в протоколе Диффи — Хеллмана.

Базовый режим

Первый этап

Во время первого этапа стороны A и B получают эфемерный ключ $K_{0}$ , зная открытые ключи друг друга Шаблон:Sfn. Для этого они обмениваются «половинками ключа», зашифрованными открытыми ключами друг друга, а затем комбинируют «половинки» при помощи хеш-функции.

A ⟶ B : P K E_{B} (K_{A})

B ⟶ A : P K E_{A} (K_{B})

K_{0} = H (K_{A}, K_{B})

Значения $K_{A}$ и $K_{B}$ должны быть выбраны случайным образомШаблон:Sfn. Если сторона A следует протоколу, то она может быть уверена в том, что эфемерный ключ $K_{0}$ неизвестен никому, кроме B. Аналогично, сторона B может быть уверена в том, что эфемерный ключ не знает никто, кроме AШаблон:Sfn.

Второй этап

На втором этапе стороны используют протокол Диффи — ХеллманаШаблон:Sfn. Сторона А выбирает случайное число $x$ и вычисляет значение $g^{x} mod p$ . Сторона B выбирает случайное число $y$ и вычисляет значение $g^{y} mod p$ . После этого, стороны обмениваются вычисленными значениями.

A ⟶ B : g^{x} (\mod p)

B ⟶ A : g^{y} (\mod p)

Третий этап

На третьем этапе происходит аутентификация $g^{x}$ и $g^{y}$ , переданных во время второго этапа, с использованием эфемерного ключа $K_{0}$ , полученного на первом этапе.

A ⟶ B : F_{K_{0}} (g^{y}, g^{x}, i d_{A}, i d_{B})

B ⟶ A : F_{K_{0}} (g^{x}, g^{y}, i d_{B}, i d_{A})

Включение $g^{x}$ в первое сообщение позволяет стороне B убедиться в том, что значение $g^{x}$ на втором этапе было действительно передано стороной AШаблон:Sfn. Значение $g^{y}$ в этом же сообщении позволяет B защититься от атаки повторного воспроизведения Шаблон:Sfn.

Генерация сессионного ключа

Результатом выполнения протокола является сессионный ключ, вычисляемый как $S K = H (g^{x y} mod p)$ Шаблон:Sfn.

SKEME без PFS

Режим SKEME без PFS предоставляет возможность обмена ключами без вычислительных затрат, необходимых для обеспечения PFS Шаблон:Sfn. Для этого на втором этапе вместо значений $g^{x}$ и $g^{y}$ , стороны посылают друг другу случайные числа $n o n c e_{A}$ и $n o n c e_{B}$ .

A ⟶ B : n o n c e_{A}

B ⟶ A : n o n c e_{B}

Третий этап тоже модифицируется. Аргументы функции $F_{K_{0}}$ меняются с $g^{x}$ и $g^{y}$ на $n o n c e_{A}$ и $n o n c e_{B}$ соответственно.

A ⟶ B : F_{K_{0}} (n o n c e_{B}, n o n c e_{A}, i d_{A}, i d_{B})

B ⟶ A : F_{K_{0}} (n o n c e_{A}, n o n c e_{B}, i d_{B}, i d_{A})

Данная модификация второго и третьего этапа позволяет сторонам убедиться в том, что ключ $K_{0}$ , полученный на первом этапе, известен обеим сторонам. Шаблон:Sfn.

Результатом выполнения протокола в данном режиме является сессионный ключ, вычисляемый как $S K = F_{K_{0}} (a r g)$ , где $a r g = F_{K_{0}} (n o n c e_{B}, n o n c e_{A}, i d_{A}, i d_{B})$ Шаблон:Sfn.

Pre-shared key и PFS

В данном режиме предполагается, что сторонам уже известен секретный ключ (например, ключ задан вручную), и они используют этот ключ для того, чтобы получить новый сессионный ключ Шаблон:Sfn. В этом режиме первый этап можно пропустить и использовать секретный ключ вместо $K_{0}$ . В этом режиме обеспечивается perfect forward secrecy Шаблон:Sfn.

Сессионный ключ в данном режиме вычисляется так же, как в базовом Шаблон:Sfn.

Fast Re-Key

Fast Re-Key — самый быстрый режим протокола SKEME Шаблон:Sfn. Этот режим позволяет часто обновлять ключ без вычислительных затрат на асимметричное шифрование и на использование протокола Диффи — Хеллмана Шаблон:Sfn.

В этом режиме предполагается, что ключ $K_{0}$ известен сторонам с предыдущего раунда протокола. Первый этап пропускается, а второй и третий этап, а также вычисление сессионного ключа выполняются так же, как в режиме SKEME без PFS Шаблон:Sfn.

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Статья Шаблон:Недоступная ссылка

Шаблон:Статья

Шаблон:Книга

Шаблон:Статья

Шаблон:Статья

Шаблон:Статья

Ссылки

SKEME

Содержание

Основные свойства протокола

Режимы и этапы

Обозначения

Базовый режим

Первый этап

Второй этап

Третий этап

Генерация сессионного ключа

SKEME без PFS

Pre-shared key и PFS

Fast Re-Key

Примечания

Литература

Ссылки

Навигация

SKEME

Основные свойства протокола

Режимы и этапы

Обозначения

Базовый режим

Первый этап

Второй этап

Третий этап

Генерация сессионного ключа

SKEME без PFS

Pre-shared key и PFS

Fast Re-Key

Примечания

Литература

Ссылки

Навигация

Поиск