Merkle密钥分配法：简单原理与安全性挑战

本篇密码学课件讲述了关于一种简单的秘密密钥分配方法，由Merkle在1979年提出。该方法的基本步骤如下： 1. **公钥/私钥生成**：参与者A生成一对公钥/私钥对，即{PUa, PRa}。公钥PUa用于公开交流，而私钥PRa则保持私有。 2. **密钥交换**：A将包含其公钥PUa和标识符IDA的消息发送给B。B收到消息后，生成一个会话密钥Ks，然后使用A的公钥PUa对其进行加密后发送给A。 3. **验证与共享密钥**：A接收到加密后的公钥和会话密钥后，使用自己的私钥PRa解密，从而获取到Ks。这样，A和B就拥有了相同的密钥，可以进行安全通信。 然而，这种简单的分配方法存在安全隐患，主要体现在**中间人攻击**中。如果攻击者能够拦截并篡改A发送给B的消息，或者B发送给A的加密会话密钥，那么A和B之间建立的安全通信就会被破坏，因为攻击者持有解密所需的信息。 课件还提到了**公钥密码方案**的必要条件，即公钥的真实性必须得到保障，例如公钥证书方案的引入，确保了通信双方的身份可信。**Diffie-Hellman密钥交换协议**是一个基于离散对数问题的协议，虽然安全，但也依赖于通信双方身份认证。 此外，课件还探讨了**椭圆曲线密码学**（ECC）的应用，它利用椭圆曲线方程在有限域上的性质来构建安全的加密方案，如密钥交换、加密和数字签名。ECC在密钥分配中有重要作用，因为它允许在更短的密钥长度下提供相同的安全性。 针对密钥分配问题，课件提到两种公钥分配方法： - **公开发布与公开可访问目录**：用户可以公开他们的公钥，但这种方法易受伪造，因为任何人都能修改或假冒公钥。 - **公钥目录服务**：由可信的实体或组织维护动态可访问的公钥目录，用户通过安全注册和更新机制来保护其公钥，但若目录管理者的私钥被泄露，可能会导致安全漏洞。 课件深入剖析了公钥分配在密码学中的关键性和可能面临的挑战，强调了保证公钥真实性以及防止中间人攻击的重要性。同时，它还介绍了利用现代密码学技术，如椭圆曲线密码和公钥证书，来提高密钥管理的安全性。