安全协议实验二.docx
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安全协议实验二
海南大学信息学院信息安全系专业课程
《安全协议》
CCITTX.509协议验证实验报告
姓名：
学号：
学院：
信息科学技术学院
成绩：
任课教师：
吴汉炜
一、实验名称：
CCITTX.509一路认证协议和三路认证协议的验证。
二、实验目的：
1．加深对CCITTX.509认证协议的理解。
2．掌握软件分析安全协议的基本方法，认识安全协议的基本描述规则，构建完备的知识体系。
三、实验内容及要求：
分析CCITTX.509认证协议，并使用Scyther协议验证软件对其进行安全验证，完成详尽的报告。
1．建立对CCITTX.509认证协议的认识，在此基础上分析其破解途径。
2．学会使用软件验证安全协议的方法，即协议的代码描述、攻击方法的分析。
3．深入总结实验，进一步发觉安全协议更深层次的知识。
四、实验材料、工具、或软件：
MicrosoftWindowsXP；Python2.6；Scyther1.0
五、实验步骤（或记录）:
本次实验共分四步执行：
第一步：
查阅相关资料，系统地认识CCITTX.509认证协议；
第二步：
思考该协议的验证流程，推敲其攻击破解的方法；
第三步：
分析协议的代码描述，并做出详细的解释；
第四步：
透过Scyther生成的攻击图，分析其具体的攻击流程。
下面按照这四个步骤开始实验并详细叙述：
1.认识CCITTX.509认证协议:
2.CCITTX.509认证协议攻击:
2.1一路协议：
攻击者I是合法用户，可以得到A的公钥，从而获得A的信息，再有自己的私钥进行加密。
这里是时间戳是关键。
i.1.
A
->
I（B）
:
A,{Ta,Na,B,Xa,{Ya}PK（B）}SK（A）
ii.1.
I
->
B
:
I,{Ta,Na,B,Xa,{Ya}PK（B）}SK（I）
2.2三路协议：
攻击者根据A和B之间的协议漏洞获得Nb，以Nb为线索用攻击者的合法身份与A进行响应和挑战。
再有A与B之间的共同点Nb，代替B的内容给A发起回应和挑战，用A解得的回应再次发给B，来获得身份认证。
i.1.
A
->
I（B）
:
A,{Ta,Na,B,Xa,{Ya}PK（B）}SK（A）
i.1.
I（A）
->
B
:
A,{Ta,Na,B,Xa,{Ya}PK（B）}SK（A）
i.2.
B
->
I（A）
:
B,{Tb,Nb,A,Na,Xb,{Yb}PK（A）}SK（B）
ii.1.
A
->
I
:
A,{Ta',Na',C,Xa',{Ya'}PK（I）}SK（A）
ii.2.
I
->
A
:
I,{Ti,Nb,A,N'a,Xi,{Yi}PK（A）}SK（I）
ii.3.
A
->
I
:
A,{Nb}SK（A）
ii.3.
I（A）
->
B
:
A,{Nb}SK（A）
3分析代码描述
3.1CCITTX.509
（1）
#ModelledafterthedescriptionintheSPORElibrary
#http:
//www.lsv.ens-cachan.fr/spore/ccittx509_1.html
#
#Note:
#TheattackinSPOREisnotfoundasthisisnotanattackagainst
#synchronisation,butanattackagainstthefreshnessofXaandYa
#whichcancurrentlynotbemodelledinscyther
#
constpk:
Function;//定义公钥pk
secretsk:
Function;//定义私钥sk
inversekeys（pk,sk）;//声明公钥pk和私钥sk成对存在
usertypeTimestamp;//声明用户自定义类型的时间戳
protocolccitt509-1（I,R）//ccitt509-1有两个实体I和R
{
roleI
{
constTa:
Timestamp;//定义Ta是一个时间戳，是变量
constNa,Xa,Ya:
Nonce;//定义Na、Xa和Ya是I产生的随机数，是常量
send_1（I,R,I,{Ta,Na,R,Xa,{Ya}pk（R）}sk（I））;//I用R的公钥对加Ya密，再用自己的私钥加密信息Ta、Na、R、Xa以及加密后的Ya，然后把信息发送给R。
这是I发送的第一条信息，该过程确保了Ya的机密性
#claim_2（I,Nisynch）;
#Thisclaimisuselessastherearenoprecedingreadevents
}
roleR
{
varTa:
Timestamp;//定义时间戳Ta，是变量
varNa,Xa,Ya:
Nonce;//定义随机数Na、Xa和Ya，是变量
read_1（I,R,I,{Ta,Na,R,Xa,{Ya}pk（R）}sk（I））;//读取I发送的第一条信息
claim_3（R,Nisynch）;
#ThereshouldalsobeFreshXaandFreshYaclaimshere
}
}
constAlice,Bob,Eve:
Agent;//Alice,Bob,Eve是代理者
untrustedEve;//Eve是不受信任的
constne:
Nonce;
constte:
Timestamp;/定义时间戳te，是常量
compromisedsk（Eve）;//通过协商所得的Eve的私钥，即Eve是合法用户，其
身份得到Alice和Bob的承认
3.2CCITTX.509（3）
#ModelledafterthedescriptionintheSPORElibrary
#http:
//www.lsv.ens-cachan.fr/spore/ccittx509_3.html
#
#Note:
#TheprotocoldescriptionalsostatesthatXaandYashouldbefresh
#thiscannotbeverifiedusingscyther
#
constpk:
Function;
secretsk:
Function;
inversekeys（pk,sk）;
usertypeTimestamp;
protocolccitt509-3（I,R）
{
roleI
{
constTa:
Timestamp;
varTb:
Timestamp;//定义时间戳Tb，是变量
constNa,Xa,Ya:
Nonce;
varXb,Nb,Yb:
Nonce;
send_1（I,R,I,{Ta,Na,R,Xa,{Ya}pk（R）}sk（I））;
read_2（R,I,R,{Tb,Nb,I,Na,Xb,{Yb}pk（I）}sk（R））;//I读取R发送
的信息,信息包括R用自己的私钥加密Ta、Nb、I、Na和Xb后的信息，以及先用I的公钥加密再用R的私钥加密Yb后的信息.该过程确保了Yb的机密性
send_3（I,R,I,{Nb}sk（I））;//I将信息Nb用自己的私钥加密后发送给R，这是I发送的第二条信息，完成认证
claim_I1（I,Nisynch）;//声明I完成单射一致性（最强认证）
claim_I2（I,Secret,Ya）;//I声明随机数Ya是秘密的
claim_I3（I,Secret,Yb）;//I声明随机数Yb是秘密的
}
roleR
{
varTa:
Timestamp;
constTb:
Timestamp;
varNa,Xa,Ya:
Nonce;
constXb,Yb,Nb:
Nonce;
read_1（I,R,I,{Ta,Na,R,Xa,{Ya}pk（R）}sk（I））;//读取I发送的第一条信息
send_2（R,I,R,{Tb,Nb,I,Na,Xb,{Yb}pk（I）}sk（R））;//R读取I的第一条信息后，R对I发出的认证信息
read_3（I,R,I,{Nb}sk（I））;//读取I发送的第二条信息，通过认证
claim_R1（R,Nisynch）;//声明R完成单射一致性（最强认证）
claim_R2（R,Secret,Ya）;//R声明随机数Ya是秘密的
claim_R3（R,Secret,Yb）;//R声明随机数Yb是秘密的
#ThereshouldalsobeFreshXaandFreshYaclaimshere
}
}
constAlice,Bob,Eve:
Agent;
untrustedEve;
constne:
Nonce;
constte:
Timestamp;
compromisedsk（Eve）;
4分析攻击流程图流程
4.1CCITTX.509
（1）
对其分片分析如下：
Dave与Charlie正常通信:
Dave是协议发起方I,发送自己的身份标识以及用用Dave的私钥签名的信息“时间戳Ta、随机数Na和Xa、Charlie的身份标识以及用Charlie的公钥加密的Ya”。
攻击者Eve截取Dave与Charlie的通信信息：
Eve获取Dave的身份验证请求信息。
Dave是协议发起方I,发送自己的身份标识以及用用Dave的私钥签名的信息“时间戳Ta、随机数Na和Xa等，Eve是合法用户，可以获得Dave的公钥来解密，从而获取相应的信息。
4.2CCITTX.509（3）
第一回合：
攻击者的重放
第二回合
攻击者的行为过程，
而后另一方发起：
会话，与蓝方连接
对其分片分析如下：
Dave与Charlie正常通信:
Dave是协议发起方I,发送自己的身份标识以及用用Dave的私钥签名的信息“时间戳Ta#3、随机数Na#3和Xa#3、Charlie的身份标识以及用Charlie的公钥加密的Ya#3”。
Charlie收到Dave的信息后，用Dave的公钥将信息解密，将从中获取Na#3、自己产生新的时间戳Tb#1和Xb#1、随机数Nb#1、Dave的身份标识以及用Dave公钥加密的Yb#1发送给Dave。
攻击者Eve截取Dave与Charlie的通信信息：
Eve获取Dave的身份验证请求信息。
Dave是协议发起方I,发送自己的身份标识以及用用Dave的私钥签名的信息“时间戳Ta#2、随机数Na#2和Xa#2、Eve的身份标识以及用Eve的公钥加密的Ya#3”。
攻击者Eve截取Dave与Charlie的通信信息中的第二步信息，（Charlie，{Tb#1,Nb#1,Dave,Na#3,Xb#1,
{Yb#1}pk（Dave）}sk（Charlie））用Charlie的公钥对签名解密，获得{Yb#1}pk（Dave）以及Nb#1;Eve同时用自己的公钥对Dave发给自己的信息解密，获得随机数Na#2；将获取信息以及自己产生时间戳以及新的挑战组合成新的信息，发给Dave。
获得Dave发来认证的关键的信息Nb#1，得到Charlie信任：
Dave收到Eve发出信息后，用自己私钥将Nb#1签名，发给Eve。
Eve将从Dave收到信息用Dave的公钥解密后，重放给Charlie，从而通过身份认证，获得Charlie的信任。
六、实验总结：
这次实验ccitt认证协议存在一定的漏洞，对于时间戳的加密不够完善，从而使得攻击利用问题的本质进行攻击。
攻击者可以是合法的用户，在A和B之间进行周旋，从而通过身份认证，取得两者的信任。
被攻击者无法从中判断是否被攻击了。
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