密钥管理和分配

5.3密钥的管理和分配在采用密码技术保护的现代通信系统中，密码算法通常是公开的，因此其安全性就取决对密钥的保护。密钥生成算法的强度、密钥的长度、密钥的保密和安全管理是保证系统安全重要因素。

密钥管理的任务就是管理密钥的产生到销毁全过程，包括系统初始化，密钥的产生、存储、备份、恢复、装入、分配、保护、更新、控制、丢失、吊销和销毁等。

第一页，共13页。5.3密钥的管理和分配从网络应用来看，密钥一般分为基本密钥、会话密钥、密钥加密密钥和主机密钥等几类。

基本密钥又称初始密钥，是由用户选定或由系统分配，可在较长时间内由一对用户专门使用的秘密密钥，也称用户密钥。基本密钥既要安全．又要便于更换。会话密钥即两个通信终端用户在一次通话或交换数据时所用的密钥。密钥加密密钥是对传送的会话或文件密钥进行加密时采用的密钥，也称为次主密钥、辅助密钥或密钥传送密钥。主机密钥是对密钥加密密钥进行加密的密钥，存于主机处理器中。目前，长度在128位以上的密钥才是安全的。

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密钥的产生

密钥的产生必须考虑具体密码体制的公认的限制。在网络系统中加密需要大量的密钥，以分配给各主机、节点和用户。可以用手工的方法，也可以用密钥产生器产生密钥。

基本密钥是控制和产生其他加密密钥的密钥，而且长度使用，其安全性非常关键，须要保证其完全随机性、不可重复性和不可预测性。基本密钥量小，可以用掷硬币等方法产生。密钥加密密钥可以用伪随机数产生器、安全算法等产生。会话密钥、数据加密密钥可在密钥加密密钥控制下通过安全算法产生。

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密码体制的密钥分配

对称密码的密钥分配的方法归纳起来有两种：利用公钥密码体制实现和利用安全信道实现。在局部网络中，每对用户可以共享一个密钥，即无中心密钥分配方式。

5.3密钥的管理和分配5-7第四页，共13页。5.3.2

密码体制的密钥分配

两个用户A和B要建立会话密钥，需经过以下3个步骤：

(1)A向B发出建立会话密钥的请求和一个一次性随机数N1。

(2)B用与A共享的主密钥对应答的消息加密，并发送给A，应答的消息中包括B选取的会话密钥、B的身份、f(N1)和另一个一次性随机数N2。

(3)A用新建立的会话密钥加密f(N2)并发送给B。5.3密钥的管理和分配第五页，共13页。5.3.2

密码体制的密钥分配

在大型网络中，不可能每对用户共享一个密钥。因此采用中心化密钥分配方式，由一个可信懒的联机服务器作为密钥分配中心(KDC)来实现。5.3密钥的管理和分配5-8第六页，共13页。5.3.2

密码体制的密钥分配

用户A和B要建立共享密钥，可以采用如下5个步骤：

(1)A向KDC发出会话密钥请求。该请求由两个数据项组成，一个是A与B的身份，另一个是一次性随机数N1。

(2)KDC为A的请求发出应答。应答是用A与KDc的共享主密钥加密的，因而只有A能解密这一消息，并确信消息来自KDC。消息中包含A希望得到的一次性会话密钥K以及A的请求，还包括一次性随机数N1。因此A能验证自己的请求有没有被篡改，并能通过一次性随机数N1得知收到的应答是不是过去应答的重放。消息中还包含A要转发给B的部分，这部分包括一次性会话密钥Ks和A的身份，它们是用B与KDC的共享主密钥加密的。

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密码体制的密钥分配

用户A和B要建立共享密钥，可以采用如下5个步骤：

(3)A存储会话密钥，并向B转发从KDC的应答中得到的应该转发给B的部分。B收到后，可得到会话密钥Ks，从A的身份得知会话的另一方为A。

(4)B用会话密钥Ks加密另一个一次性随机数越N2，并将加密结果发送给A。

(5)A用会话密钥Ks加密f(N2)，并将加密结果发送给B。

应当注意前三步已完成密钥的分配，后两步结合第二和第三步完成认证功能。

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公钥密码体制的密钥分配

公钥密码体制的一个重要用途就是分配对称密码体制使用的密钥，由于公钥加密速度太慢，常常只用于加密分配对称密码体制的密钥，而不用于保密通信。常用的公钥分配方法：（1）公开发布（2）公钥动态目录表（3）公钥证书。

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公钥密码体制的密钥分配

（1）公开发布

用户将自己的公钥发给所有其他用户或向某一团体广播。这种方法简单，但有一个非常大的缺陷，就是别人能容易地伪造这种公开的发布。5.3密钥的管理和分配第十页，共13页。5.3.3

公钥密码体制的密钥分配

（2）公钥动态目录表

建立一个公用的公钥动态日录表，表的建立和维护以及公钥的分布由某个公钥管理机构承担，每个用户都知道管理机构的公钥。5.3密钥的管理和分配5-8第十一页，共13页。5.3.3

公钥密码体制的密钥分配

（2）公钥动态目录表

公钥的分配步骤如下：

(1)用户A向公钥管理机构发送一带时戳的请求，请求得到用户B当前的公钥。

(2)管理机构为A的请求发出应答，应答中包含B的公钥以及A向公钥管理机构发送的带时戳的请求。

(3)A用B的公钥加密一个消息并发送给B，这个消息由A的身份和一个一次性随机数N1组成。

(4)B用与A同样的方法从公钥管理机构得到A的公钥。

(5)B用A的公钥加密一个消息并发送给A，这个消息由N1和N2组成。这里的N2是B产生的一个一次性随机数。

(6)A用B的公钥加密N2，并将加密结果发送给B。5.3密钥的管理和分配第十二页，共13页。5.3.3

公钥密码体制的密钥分配

（3）公钥证