密鑰管理

詞語解釋

“密鑰管理”是指在通信中，通信雙方經(jīng)過認(rèn)證后，由雙方協(xié)商、交換、分發(fā)、保存、更新和銷毀密鑰的過程，以實現(xiàn)保護(hù)信息安全的一種技術(shù)。密鑰管理是實現(xiàn)安全通信的重要組成部分，它可以使得雙方通信者可以相互認(rèn)證，并且可以保證通信過程中的信息安全。密鑰管理的主要目的是實現(xiàn)安全通信，其實現(xiàn)的原理是通過密鑰來實現(xiàn)加密和解密，從而實現(xiàn)信息的安全傳輸。密鑰管理的應(yīng)用可以分為兩類：一類是對稱密鑰管理，即使用一個共享的密鑰，用于加密和解密；另一類是非對稱密鑰管理，它使用一對公鑰和私鑰，公鑰用于加密，私鑰用于解密。對稱密鑰管理的主要特點是：雙方通信者可以使用一個共享的密鑰，用于加密和解密，這樣可以保證通信的安全性；但是，由于使用的是共享的密鑰，因此雙方的認(rèn)證就變得比較困難，可能會導(dǎo)致安全性降低。非對稱密鑰管理的主要特點是：雙方通信者可以使用一對公鑰和私鑰，公鑰用于加密，私鑰用于解密，這樣可以保證通信的安全性；而且，由于使用的是一對公鑰和私鑰，因此雙方的認(rèn)證也變得比較容易，可以有效提高安全性。總之，密鑰管理是實現(xiàn)安全通信的重要組成部分，可以使得雙方通信者可以相互認(rèn)證，并且可以保證通信過程中的信息安全，有效防止信息的泄露和攻擊。

密鑰管理包括，從密鑰的產(chǎn)生到密鑰的銷毀的各個方面。

主要表現(xiàn)于管理體制、管理協(xié)議和密鑰的產(chǎn)生、分配、更換和注入等。對于軍用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于用戶機(jī)動性強(qiáng)，隸屬關(guān)系和協(xié)同作戰(zhàn)指揮等方式復(fù)雜，因此，對密鑰管理提出了更高的要求。

流程

　�。�1）密鑰生成　　密鑰長度應(yīng)該足夠長。一般來說，密鑰長度越大，對應(yīng)的密鑰空間就越大，攻擊者使用窮舉猜測密碼的難度就越大。　　選擇好密鑰，避免弱密鑰。由自動處理設(shè)備生成的隨機(jī)的比特串是好密鑰，選擇密鑰時，應(yīng)該避免選擇一個弱密鑰。　　對公鑰密碼體制來說，密鑰生成更加困難，因為密鑰必須滿足某些數(shù)學(xué)特征。　　（2）密鑰分發(fā) 　　采用對稱加密算法進(jìn)行保密通信，需要共享同一密鑰。通常是系統(tǒng)中的一個成員先選擇一個秘密密鑰，然后將它傳送另一個成員或別的成員。X9.17標(biāo)準(zhǔn)描述了兩種密鑰：密鑰加密密鑰和數(shù)據(jù)密鑰。密鑰加密密鑰加密其它需要分發(fā)的密鑰；而數(shù)據(jù)密鑰只對信息流進(jìn)行加密。密鑰加密密鑰一般通過手工分發(fā)。為增強(qiáng)保密性，也可以將密鑰分成許多不同的部分然后用不同的信道發(fā)送出去。　　（3）驗證密鑰　　密鑰附著一些檢錯和糾錯位來傳輸，當(dāng)密鑰在傳輸中發(fā)生錯誤時，能很容易地被檢查出來，并且如果需要，密鑰可被重傳。　　接收端也可以驗證接收的密鑰是否正確。發(fā)送方用密鑰加密一個常量，然后把密文的前2-4字節(jié)與密鑰一起發(fā)送。在接收端，做同樣的工作，如果接收端加密后的常數(shù)能與發(fā)端常數(shù)匹配，則傳輸無錯。　�。�4）更新密鑰　　當(dāng)密鑰需要頻繁的改變時，頻繁進(jìn)行新的密鑰分發(fā)的確是困難的事，一種更容易的解決辦法是從舊的密鑰中產(chǎn)生新的密鑰，有時稱為密鑰更新�？梢允褂脝蜗蚝瘮�(shù)進(jìn)行更新密鑰。如果雙方共享同一密鑰，并用同一個單向函數(shù)進(jìn)行操作，就會得到相同的結(jié)果。　�。�5）密鑰存儲　　密鑰可以存儲在腦子、磁條卡、智能卡中。也可以把密鑰平分成兩部分，一半存入終端一半存入ROM密鑰。還可采用類似于密鑰加密密鑰的方法對難以記憶的密鑰進(jìn)行加密保存。　�。�6）備份密鑰　　密鑰的備份可以采用密鑰托管、秘密分割、秘密共享等方式。　　最簡單的方法，是使用密鑰托管中心。密鑰托管要求所有用戶將自己的密鑰交給密鑰托管中心，由密鑰托管中心備份保管密鑰（如鎖在某個地方的保險柜里或用主密鑰對它們進(jìn)行加密保存），一旦用戶的密鑰丟失（如用戶遺忘了密鑰或用戶意外死亡），按照一定的規(guī)章制度，可從密鑰托管中心索取該用戶的密鑰。另一個備份方案是用智能卡作為臨時密鑰托管。如Alice把密鑰存入智能卡，當(dāng)Alice不在時就把它交給Bob，Bob可以利用該卡進(jìn)行Alice的工作，當(dāng)Alice回來后，Bob交還該卡，由于密鑰存放在卡中，所以Bob不知道密鑰是什么。　　秘密分割把秘密分割成許多碎片，每一片本身并不代表什么，但把這些碎片放到一塊，秘密就會重現(xiàn)出來。　　一個更好的方法是采用一種秘密共享協(xié)議。將密鑰K分成n塊，每部分叫做它的“影子”，知道任意m個或更多的塊就能夠計算出密鑰K，知道任意m-1個或更少的塊都不能夠計算出密鑰K，這叫做（m,n）門限（閾值）方案。目前，人們基于拉格朗日內(nèi)插多項式法、射影幾何、線性代數(shù)、孫子定理等提出了許多秘密共享方案。　　拉格朗日插值多項式方案是一種易于理解的秘密共享(m,n)門限方案。　　秘密共享解決了兩個問題：一是若密鑰偶然或有意地被暴露，整個系統(tǒng)就易受攻擊；二是若密鑰丟失或損壞，系統(tǒng)中的所有信息就不能用了。　�。�7）密鑰有效期　　加密密鑰不能無限期使用，有以下有幾個原因：密鑰使用時間越長，它泄露的機(jī)會就越大；如果密鑰已泄露，那么密鑰使用越久，損失就越大；密鑰使用越久，人們花費(fèi)精力破譯它的誘惑力就越大棗甚至采用窮舉攻擊法；對用同一密鑰加密的多個密文進(jìn)行密碼分析一般比較容易。　　不同密鑰應(yīng)有不同有效期。　　數(shù)據(jù)密鑰的有效期主要依賴數(shù)據(jù)的價值和給定時間里加密數(shù)據(jù)的數(shù)量。價值與數(shù)據(jù)傳送率越大所用的密鑰更換越頻繁。　　密鑰加密密鑰無需頻繁更換，因為它們只是偶爾地用作密鑰交換。在某些應(yīng)用中，密鑰加密密鑰僅一月或一年更換一次。　　用來加密保存數(shù)據(jù)文件的加密密鑰不能經(jīng)常地變換。通常是每個文件用唯一的密鑰加密，然后再用密鑰加密密鑰把所有密鑰加密，密鑰加密密鑰要么被記憶下來，要么保存在一個安全地點。當(dāng)然，丟失該密鑰意味著丟失所有的文件加密密鑰。　　公開密鑰密碼應(yīng)用中的私鑰的有效期是根據(jù)應(yīng)用的不同而變化的。用作數(shù)字簽名和身份識別的私鑰必須持續(xù)數(shù)年（甚至終身），用作拋擲硬幣協(xié)議的私鑰在協(xié)議完成之后就應(yīng)該立即銷毀。即使期望密鑰的安全性持續(xù)終身，兩年更換一次密鑰也是要考慮的。舊密鑰仍需保密，以防用戶需要驗證從前的簽名。但是新密鑰將用作新文件簽名，以減少密碼分析者所能攻擊的簽名文件數(shù)目。　�。�8）銷毀密鑰　　如果密鑰必須替換，舊鑰就必須銷毀，密鑰必須物理地銷毀。　�。�9）公開密鑰的密鑰管理　　公開密鑰密碼使得密鑰較易管理。無論網(wǎng)絡(luò)上有多少人，每個人只有一個公開密鑰。　　使用一個公鑰/私鑰密鑰對是不夠的。任何好的公鑰密碼的實現(xiàn)需要把加密密鑰和數(shù)字簽名密鑰分開。但單獨(dú)一對加密和簽名密鑰還是不夠的。象身份證一樣，私鑰證明了一種關(guān)系，而人不止有一種關(guān)系。如Alice分別可以以私人名義、公司的副總裁等名義給某個文件簽名。

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