基于AES算法的身份認(rèn)證方案在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用
cc 隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，所遇到的各種攻擊及欺詐行為也更加頻繁，而在網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中，身份認(rèn)證是非常重要的，高效便捷的身份認(rèn)證方式是移動(dòng)通信技術(shù)安全性的重要保證，而這就離不開加密算法的應(yīng)用。下面我們就一起來了解一下基于AES算法的身份認(rèn)證方案在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用。
網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證方式
在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，廣泛使用的身份認(rèn)證方式主要有證書認(rèn)證和口令認(rèn)證兩種方式。
口令認(rèn)證是一種輕量級(jí)的認(rèn)證方案，口令認(rèn)證分為靜態(tài)口令和動(dòng)態(tài)口令兩種，靜態(tài)口令由于存在多種安全問題已逐漸被業(yè)界淘汰，動(dòng)態(tài)囗令也已經(jīng)很難滿足目前復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
證書認(rèn)證需要權(quán)威的第三方證書授權(quán)中心（CA)頒發(fā)證書，相比于口令認(rèn)證方式，證書認(rèn)證方式安全級(jí)別更高，能夠抵御多種攻擊及欺詐方式，但證書認(rèn)證方式對(duì)通信雙方資源要求較高，更為復(fù)雜，而且需要權(quán)威的第三方認(rèn)證授權(quán)中心。
AES算法在身份認(rèn)證中的優(yōu)勢(shì)
首先，AES算法本身的安全性非常高，且可以抵御目前已知的大部分攻擊。并且相對(duì)于其他加密算法基于前綴碼的AES算法更加靈活高效，更適用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。
基于AES算法的身份認(rèn)證方案
符號(hào)標(biāo)識(shí)
O：用戶；F：服務(wù)器；T：用戶標(biāo)識(shí)；MM：口令；+：加法；：異或；H（x）：哈希函數(shù)；n：第n次認(rèn)證；N：表示隨機(jī)數(shù)；Nn：第n次認(rèn)證的隨機(jī)數(shù)。
認(rèn)證過程
- 在注冊(cè)過程中，用戶輸入T和MM，生成隨機(jī)數(shù)NO，計(jì)算RO=H（T，MMNO），將T和RO傳送至服務(wù)器F。服務(wù)器F使用基于前綴碼的AES算法為用戶O計(jì)算分配共享密鑰KAES，同時(shí)分配另一共享密鑰KOF，用戶O保存KAES與KOF，并從此刻起，認(rèn)證過程所有數(shù)據(jù)都通過共享密碼KAES加密后再傳送，收到數(shù)據(jù)都先通過KAES解密后再處理。
- O與F計(jì)算整數(shù)g、大素?cái)?shù)m，O保存與F的共享密鑰KOF，m，g，NO。
- F存儲(chǔ)O的T、R0、KOF、m、g。
- O進(jìn)行第n次登錄過程時(shí)，O的認(rèn)證數(shù)據(jù)有T，MM和Nn，F(xiàn)保存的對(duì)應(yīng)認(rèn)證數(shù)據(jù)是Rn。
- O進(jìn)行登錄時(shí)，生成隨機(jī)數(shù)XU<n，并計(jì)算：YO=gXomodm然后O用KOF加密YO得到KOF（YO），O發(fā)送T，KOF（YO）給F。O存放隨機(jī)數(shù)XO。
- F收到O的消息后在本地?cái)?shù)據(jù)庫查詢T所對(duì)應(yīng)的共享密鑰，再用對(duì)應(yīng)的共享密鑰解密KOF（YO）得到Y(jié)O。然后F生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)Xs<n，并計(jì)算：YF=gXFmodmF用KOF加密YF得到KOF（YF），并計(jì)算R=YFYO，F(xiàn)存儲(chǔ)隨機(jī)數(shù)XF。F發(fā)送R，KOF（YF)給O。
- O收到后F返回的數(shù)據(jù)后用KOF解密得到Y(jié)F，再使用YF與R做異或運(yùn)算，將結(jié)果與YO比較，不等則認(rèn)證失敗，終止認(rèn)證登陸，相等就計(jì)算Rn=H（T，MMeNn），同時(shí)生成另一個(gè)隨機(jī)數(shù)Nn+1并保存，O再用Nn+1計(jì)算：Rn+1=H（T，MMeNn+1），Mn+1=H（T，Rn+1），其中Rn+1作為下一次的認(rèn)證數(shù)據(jù)。用數(shù)據(jù)Rn、Rn+1和Mn+1計(jì)算a=Rn+1④（Mn+1+Rn），β=Mn+1④Rn。
- O將a，β和T傳送給F。
- F收到a，β和T后，從認(rèn)證數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫中取得與T相對(duì)應(yīng)的Rn，然后計(jì)算：βeRn=Mn+1eRneRn=Mn+1，得到Mn+1，再用Rn和上式得到的Mn+1計(jì)算：a⊕（Mn+1+Rn）=Rn+1⊕（Mn+1+Rn）⊕（Mn+1+Rn）=Mn+1，得到的Rn+1和T計(jì)算Mn+1'=H（T，Rn+1）。
- F對(duì)Mn+1'與Mn+1的值進(jìn)行比較，若相等，則F通過對(duì)O的身份認(rèn)證，否則拒絕O登錄。同時(shí)F計(jì)算：Kn=（YF）Xomodm并將Kn作為新的會(huì)話密鑰，加密服務(wù)器和用戶之間的會(huì)話信息。
- 收到F發(fā)送的允許登錄消息后，O計(jì)算第n次的會(huì)話密鑰Kn'：Kn'=（YO）XFmodm則有：Kn=（YF）Xomodm=gXFXomodm=（YO）XFmodm=Kn'在用戶通過認(rèn)證登陸服務(wù)器后，用Kn做會(huì)話密鑰建立安全通信信道與服務(wù)器通信。
利用AES加密算法的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠保證服務(wù)器對(duì)用戶的身份認(rèn)證，也能夠有效的實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)服務(wù)器真?zhèn)蔚恼J(rèn)證。通過AES算法加密后的會(huì)話信道能夠保證所有信息在安全環(huán)境下傳輸，并能確保傳輸信息為原始信息，有效防御中間人攻擊及欺詐攻擊，使攻擊者無法在通信過程中刪除消息、注入錯(cuò)誤消息、修改消息。
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