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安全協(xié)議的規(guī)范化設(shè)計(jì)

文檔作者：鄧帆1 鄧少鋒1 張文政2 文檔來(lái)源： 1．信息工程大學(xué)信息工程學(xué)院 2．成都市現(xiàn)代通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年04月11日
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Computer Engineering andApplications計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用
安全協(xié)議的規(guī)范化設(shè)計(jì)
鄧帆1，鄧少鋒1，張文政2
DENG Fanl，DENG Shaofcn91，ZHANG Wenzhen92
1．信息工程大學(xué)信息工程學(xué)院，鄭州450002
2．成都市現(xiàn)代通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610000
1．College of Information Engineering，Information Engineering University，Zhengzbou 450002，China
2．State Key Laboratory of Modem Communications，Chengdu 610000，China
DENG Fan．DENG Shaofeng。ZHANG Wenzheng．Standardized design of seeurlty protocols．Computer Engineering and
Applications。2011．47(18)：122-126．
Abstract：This paper presents a composition method of security protocol design．It gives the definition of the base case and
the component in the protocol，makes use of the components which have special security attributes to design single—step protocols
that can implement the special security goals，and defines composition rules which allow the combination of several
single-st@protocols part into a complicated protocol without destroying the security properties established by each independent
part．Then it carl design security protocol by the context of specific applications based on the choice of the single—step
protocols．In other words，the composition framework permits the specification of a complex protocol to be decomposed into
the specifications of simpler single-step protocols which OIl the components，and thus makes the design and verification of
the protocol easier to handle．
Key words：security protocol；component；logical analysis；composition
摘要：提出運(yùn)用組合方法進(jìn)行安全協(xié)議設(shè)計(jì)．給出了協(xié)議中基件與組件的定義，根據(jù)組件的安全屬性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)安全目標(biāo)
的單步協(xié)議；定義組合規(guī)則，確保不同的單步協(xié)議能夠組合成為一個(gè)復(fù)合協(xié)議，同時(shí)各個(gè)單步協(xié)議還能實(shí)現(xiàn)各自的安全目標(biāo)。根
據(jù)具體的應(yīng)用背景選擇合適的單步協(xié)議，按照組合規(guī)則組合后可得到滿足需求的安全協(xié)議。該組合方法可將一個(gè)復(fù)合協(xié)議分解
為若干基于組件的簡(jiǎn)單單步協(xié)議，使得協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析易于實(shí)現(xiàn)．
關(guān)鍵詞：安全協(xié)議；組件；邏輯分析；組合
DOI：10．37780．issn．1002-8331．2011．18．036 文章編號(hào)：1002-833l(2011)18-0122-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 中圖分類號(hào)：TP309
l引言
安全協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)安全的一個(gè)重要組成部分，人們需要安
全協(xié)議來(lái)提供身份標(biāo)識(shí)與認(rèn)證服務(wù)、授權(quán)與訪問(wèn)控制服務(wù)、非
否認(rèn)服務(wù)、機(jī)密性服務(wù)、完整性服務(wù)等。目前安全協(xié)議設(shè)計(jì)通
常的模式是：先采用基于經(jīng)驗(yàn)的、非形式化的方法設(shè)計(jì)出安全
協(xié)議，然后采用已有的分析方法對(duì)安全協(xié)議進(jìn)行分析。如果
發(fā)現(xiàn)協(xié)議存在缺陷，則對(duì)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，否則認(rèn)為協(xié)議是安全
的。然而事實(shí)證明，許多在設(shè)計(jì)時(shí)被認(rèn)為是正確的安全協(xié)議
都存在安全缺陷，甚至有些缺陷在協(xié)議投入使用多年后才被
發(fā)現(xiàn)。如果在安全協(xié)議設(shè)計(jì)之初就能夠保證協(xié)議的安全性，
不但可以極大地提高安全協(xié)議所在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的安全性，而且
能夠避免“設(shè)計(jì)．分析．再設(shè)計(jì)”模式帶來(lái)的大量重復(fù)性工作。
因此，安全協(xié)議設(shè)計(jì)的研究是十分有意義的。
為了解決協(xié)議設(shè)計(jì)過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，保證所設(shè)計(jì)
協(xié)議的安全性，文獻(xiàn)【l】在對(duì)協(xié)議缺陷進(jìn)行深刻分析的基礎(chǔ)上，
提出了安全協(xié)議設(shè)計(jì)的一系列準(zhǔn)則，然而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)保證協(xié)
議的安全性既不是充分也不是必要的。文獻(xiàn)【2]提出了基于遺
傳算法和模擬退火算法的自動(dòng)化協(xié)議設(shè)計(jì)方法，然而該方法
在生成復(fù)雜協(xié)議時(shí)效率較低。文獻(xiàn)【3】提出了應(yīng)用串空間模型
和認(rèn)證測(cè)試方法來(lái)指導(dǎo)安全協(xié)議設(shè)計(jì)，并且所設(shè)計(jì)的協(xié)議其
安全性可以直接由設(shè)計(jì)過(guò)程本身得到保證，然而該方法首先
假設(shè)協(xié)議參與方之間存在共享秘密，因而其適用范圍受到限
制。文獻(xiàn)【4．5】提出了模塊化設(shè)計(jì)安全協(xié)議的思想，首先在理
想環(huán)境AM下設(shè)計(jì)安全協(xié)議，然后通過(guò)UC(Universally Com．
posable Security)安全模型，將AM下安全協(xié)議轉(zhuǎn)換到實(shí)際環(huán)
境UM下便可得到所需的協(xié)議，但是沒(méi)有說(shuō)明如何形式化地設(shè)
計(jì)AM下的安全協(xié)議。文獻(xiàn)[6．7】提出了一個(gè)用于協(xié)議導(dǎo)出的
形式化框架，能夠從簡(jiǎn)單的協(xié)議成分出發(fā)，通過(guò)組合、精化和
變形等操作導(dǎo)出一系列協(xié)議，然而該方法不適用于對(duì)稱密鑰
算法。文獻(xiàn)【8】指出安全協(xié)議之間可以進(jìn)行組合，在UC安全模
基金項(xiàng)目：通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(NO．9140C1103040902)。
作者簡(jiǎn)介：鄧帆(1980一)，男。碩士，研究領(lǐng)域?yàn)榘踩珔f(xié)議設(shè)計(jì)與分析；鄧少鋒(1984一)，男，碩士；張文政(1960一)，男，研究員。總工。E-mail：
windcctvl23456789@163．o咖
收稿日期：2009-11-02；修回日期：2009．12-29
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
鄧帆，鄧少鋒，張文政：安全協(xié)議的規(guī)范化設(shè)計(jì)
型下證明了任意兩個(gè)安全協(xié)議組合后仍然是安全的。
本文提出應(yīng)用組合方法進(jìn)行安全協(xié)議設(shè)計(jì)。針對(duì)對(duì)稱環(huán)
境下的若干組件，運(yùn)用SPALL(Security Protocol Analysis Latent
Logic)邏輯分析了這些組件所具有的安全屬性，同時(shí)基于
這些組件設(shè)計(jì)了與其對(duì)應(yīng)的若干單步協(xié)議。定義了單步協(xié)議
的組合規(guī)則，通過(guò)選擇合適的單步協(xié)議按照組合規(guī)則組合后
便可得到所需協(xié)議，最后以對(duì)稱環(huán)境下的安全認(rèn)證協(xié)議和安全
密鑰協(xié)商協(xié)議為例說(shuō)明如何運(yùn)用該方法漫計(jì)安全協(xié)議。與文
獻(xiàn)is．11】中的其他組合沒(méi)計(jì)方法相比，本文提出的方法特點(diǎn)：
(1)所定義的組合規(guī)則簡(jiǎn)單可靠，組合規(guī)則不影響單步協(xié)
議安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以保證單步協(xié)議能夠組合成為復(fù)
合協(xié)議。
(2)指出組件作為協(xié)議的基本組成部分，對(duì)組件的形式化
分析可以從協(xié)議底層開始保證協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)安全目標(biāo)，減少協(xié)
議可能存在的安全隱患，使安全協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析都易于實(shí)現(xiàn)。
(3)適用于不同初始假設(shè)的多種環(huán)境。本文方法的關(guān)鍵
在于對(duì)具體環(huán)境下組件安全屬性的正確分析，對(duì)初始假設(shè)的
環(huán)境無(wú)特別要求。
2應(yīng)用組合方法設(shè)計(jì)安全西漢
判斷一個(gè)協(xié)議是否安全，其本質(zhì)就是考察協(xié)議所期望的
安全目標(biāo)是否都能達(dá)到。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法將所有安全目標(biāo)作
為—個(gè)整體，然而，要找到—個(gè)協(xié)議能同時(shí)滿足所有安全目標(biāo)
并不是一件容易的事。隨著安全目標(biāo)的增加，找到一個(gè)滿足
條件的安全協(xié)議將更加困難。為解決此問(wèn)題，本文提出了應(yīng)
用組合方法進(jìn)行安全協(xié)議設(shè)計(jì)，步驟為：(1)定義基件的概念，
如用戶A、B，A生成的隨機(jī)數(shù)Ⅳ。，4和B的共享密鑰足．。
等被稱為基件，單個(gè)基件是不具有任何安全屬性的。將基件
進(jìn)行組合后可得到組件，如【彳，M】邑。，組件是協(xié)議中具有安
全屬性的基本單位。(2)對(duì)不同的組件進(jìn)行分析，得出一定環(huán)
境下單個(gè)組件所具有的安全屬性，如：B收到A產(chǎn)生的組件
似，M}后回復(fù)組件【A，M】E。給A，則A’認(rèn)證了占的身份，即
組件[彳，Ⅳ．】t。具有認(rèn)證屬性。將分析后的組件進(jìn)行合理組
合，可得到能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)安全目標(biāo)的單步協(xié)議。如基于組件
M，H】髟口的單步協(xié)議為：A--*B：A，M；占一彳：口，M，虬】巧B，
該單步協(xié)議實(shí)現(xiàn)了A認(rèn)證B身份的安全目標(biāo)。(3)定義組合規(guī)
則使單步協(xié)議通過(guò)組合可得到新的協(xié)議，然后根據(jù)具體的應(yīng)
用背景和需求選擇合適的單步協(xié)議按照規(guī)則進(jìn)行組合后得到
滿足需求的安全協(xié)議。這種組合方法設(shè)計(jì)協(xié)議，將協(xié)議的安
全目標(biāo)分散為多個(gè)子目標(biāo)由不同的單步協(xié)議實(shí)現(xiàn)，組件作為
協(xié)議的基本組成部分，在保證單步協(xié)議達(dá)到對(duì)應(yīng)安全目標(biāo)的
同時(shí)也從底層保證了協(xié)議能達(dá)到預(yù)期的安全目標(biāo)，這比將所
有安全目標(biāo)作為—個(gè)整體來(lái)設(shè)計(jì)協(xié)議容易得多。組合規(guī)則的
使用使協(xié)議設(shè)計(jì)過(guò)程有了規(guī)范，避免了單純基于經(jīng)驗(yàn)或抽象
的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)協(xié)議容易造成的安全隱患，確保了協(xié)議能夠
實(shí)現(xiàn)所期望的安全目標(biāo)。
該方法還有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：(1)協(xié)議設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)。協(xié)議
安全目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)依賴于單步協(xié)議是否能實(shí)現(xiàn)其安全目標(biāo)。
而單步協(xié)議的安全目標(biāo)是由其所基于的組件所決定的，保證
單個(gè)細(xì)件具有某些安全屬性比保證協(xié)議實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)相對(duì)容易
實(shí)現(xiàn)。(2)協(xié)議安全性易于分析。協(xié)議安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是由組件
的安全屬性、單步協(xié)議的安全目標(biāo)決定的。因此，在分析協(xié)議的
安全性時(shí)，可以g．t底層的組件開始分析，然后分析單步協(xié)議的
安全性，這比綜合分析整個(gè)協(xié)議的安全性相對(duì)更容易。
3基礎(chǔ)知識(shí)
SPALL(”1邏輯是一種新的BAN類邏輯，它把BAN類邏輯
置于數(shù)理邏輯這一理論基礎(chǔ)之上，使BAN類邏輯進(jìn)一步理論
化、系統(tǒng)化，同時(shí)省去了理想化過(guò)程，避免了理想化過(guò)程帶來(lái)
的許多問(wèn)題。SPALL邏輯的公理可靠，使用簡(jiǎn)便。
3．1 SPALL邏輯的基本命題符號(hào)
記所有消息的集合為三，3表示所有時(shí)戳的集合，Ⅳ表
示所有隨機(jī)數(shù)的集合。簡(jiǎn)單命題爿的否定記作一，A并且
曰，記為A^口，如果A那么口記為彳j口，彳當(dāng)且僅當(dāng)曰記為
彳付曰。如果】，是由x和其他比特串級(jí)聯(lián)而成或者就是x，
則稱y包含了X，并記作y=廈柳。用(x--y)表示從l，中可
以恢復(fù)出x。由9和@·∽可直接得到||f，，該規(guī)則稱為分
離規(guī)則，簡(jiǎn)記為MP。
PgX表示P生成了x，P司Z表示尸看見了z，x卜尸
表示x是給P的，&amp;amp;(一表示P正在參與執(zhí)行協(xié)議的通信。
Pj曰表示P意定的通信對(duì)象是B，Pl；X表示P相信x是
真的，PI—X表示P說(shuō)過(guò)X，群(20表示x是新鮮的，KI_-->P
表示足是P的公開密鑰，PB表示P和曰共享秘密x。
【硼x表示足加密x所得密文，PI毫0(棚表示x對(duì)于戶來(lái)說(shuō)
具有雙向可追溯性。所謂雙向可追溯性，是指消息x由確定的
主機(jī)給出，由合法的接收者接收。PI*X表示PI～x^撐(加，
稱為尸剛剛說(shuō)過(guò)x。
3．2 SPALL邏輯的公理及定理
本文所用到的公理及定理均來(lái)自文獻(xiàn)[12】，所用的編號(hào)也
與該文獻(xiàn)相同。此處列出了將用到的一部分公理或定理，更
多請(qǐng)參考原文獻(xiàn)。
(1)新鮮性公理AFM(Axiom about Fresh Message)
a)AFM2撐p㈣一撐(．D
(2)身份認(rèn)證公理AlP(Axiom about the Identity of Partieipator)
a)越P2 PI-3(QI≈X^XEΣ)_PI￡&amp;amp;(Q)
b)AP6(XeΣ^PI-z>-Q)一PjQ
(3)信宿公理AMD(Axiom about Message Destination)
a)AMD4醐卜P專X卜P
(4)滟鼠生成公理AMG(Axiom about Message Genemtion)
a)AMGl P3X->妒liz∈ΣAPIio(抑)
b)AMG2 x∈3UⅣ一(P3x_PIi撐∽)
(5)ASP(Axiom about See Predicate)
a)ASP2 P司廈．D．-4PQ，P|毫●Pj閑幻，PImXeΣ}_
PI．OI-x
b)TSD3{P<】r>Q，尸．日日(以以】，)，Pl--p(X)eΣ，PI--
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
124 2011。47(18) ComputerEngineeringandApplicationsi'f．算機(jī)工程與應(yīng)用
—(P弓日(從以y)))一PI-QI—x
c)TSD6 PI=-X∈Σ—÷(Pl=QI一廈的—'PI；QI～．聊
(8)關(guān)于信宿的定理TMD(Themem about Message Deliver)
a)TMDl{P司【加KP<足>Q，Pl；一P弓Ⅸ】幻，PI=-X∈B—
PI§X>-P
b)1加B{PQ，尸司日(五Y),PI---XeΣ，_1(P弓壩五y))}寸
PI；．r卜P
4基件與組件
協(xié)議的運(yùn)行是通過(guò)協(xié)議消息的交換來(lái)完成的，本文定義
基本消息與基件的概念如下：
定義1(基本消息)下列4種消息稱為基本消息：(1)協(xié)議
實(shí)體標(biāo)識(shí)，D。如A、B等代表用戶，S代表服務(wù)器或管理中
心。(2)密鑰K。K代表各實(shí)體的公鑰、私鑰、會(huì)話密鑰、共享
密鑰等。(3)亂數(shù)Ⅳ。協(xié)議實(shí)體在協(xié)議運(yùn)行期間產(chǎn)生的臨時(shí)
值，如隨機(jī)數(shù)Ⅳ。，時(shí)戳L等。(4)數(shù)據(jù)消息D。實(shí)體之間通過(guò)
協(xié)議傳送的信息。
定義2(基件)基本消息和密碼函數(shù)統(tǒng)稱為基件。常見的一
些密碼函數(shù)：(1)Hash函數(shù)Hash(．)。(2)簽名函數(shù)S／GH(·)。
此處為研究方便，將簽名函數(shù)表示為[·】K～，足。1為用戶私
鑰。(3)加密函數(shù)【×Ⅸ，K為加密密鑰。
組件通過(guò)下列三種操作產(chǎn)生：(1)級(jí)聯(lián)操作。兩個(gè)或多個(gè)
基件通過(guò)級(jí)聯(lián)操作后可得到一個(gè)組件。如A和Ⅳ．是兩個(gè)基
件，級(jí)聯(lián)后形成{A，Ⅳ。}便是—個(gè)組件。(2)密碼函數(shù)操作。如
彳、M、Hash(．)是基件，H(A，M)便形成—個(gè)組件。(3)混合操
作。組件與組件、組件與基件之間通過(guò)級(jí)聯(lián)、密碼函數(shù)的混合
操作而形成新的組件。
5對(duì)稱環(huán)境下安全協(xié)議組件的安全屬性分析
5．1基本假設(shè)
在分析協(xié)議組件的安全屬性時(shí)，假定所用的基件都是安
全的。如選取的隨機(jī)數(shù)不發(fā)生重復(fù)，用戶間的共享秘密未發(fā)
生泄漏，用戶所使用的密鑰、所采用的Hash函數(shù)和加密函數(shù)是
安全的等等。只有在這些基本假?zèng)]下保證了基件的安全，討論
組件的安全屬性才是有意義的。
5．2組件的安全屬性分析
通過(guò)對(duì)對(duì)稱環(huán)境下大量協(xié)議的歸納總結(jié)，得到了如下一
些對(duì)稱環(huán)境下協(xié)議中的經(jīng)典組件(其中髟。表示A、B雙方的
共享對(duì)稱密鑰)：(1)gl，：日∞，虬，髟≯，該組件的背景為：A
產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)Ⅳ．后發(fā)送組件似，Ⅳ。}給口，曰收到后回復(fù)組件
蜀，給A，(2)92．：M，M】％，該組件的背景為：彳產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)
M后發(fā)送組件塒，M}給曰，曰收到后回復(fù)組件92。給彳。
(3)93。：【彳，B，M，髟一髟。，該組件的背景為：A產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)
M，A、S雙方共享對(duì)稱密鑰K。。，s收到組件{A，B，M}后
回復(fù)組件毋．給A。(4)94。：M，心一l】髟。，該組件的背景為：彳
產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)Ⅳ。后發(fā)送組件{彳，Ⅳ。)給B，8收到后回復(fù)組
件飄，給A。(5)爵：【彳，M，虬】髟。，該組件的背景為：A產(chǎn)生
隨機(jī)數(shù)Ⅳ。，口產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)％，口收到組件臼，Ⅳ。}后回復(fù)組
件95。給A。(6)96。：[日(彳，虬，巧p】巧口，該組件的背景為彳
生成隨機(jī)數(shù)虬，曰收到組件{A，M)后回復(fù)組件&amp;amp;，給彳。
(7)97，：lib，％】巧1】髟。，該組件的背景為曰生成隨機(jī)數(shù)％，
巧1為彳的私鑰，彳收到組件{曰，％}后回復(fù)組件島。給曰。
下面運(yùn)用SPALLj星輯對(duì)組件H(B，虬，髟0進(jìn)行分析(初
始假設(shè)簡(jiǎn)記為BAS)：
(1)A<％>丑BAS
(2)A3虬BAS
(3)A司覷口，也，蚴’BAS
(4)aj．-ta H(B，M，％)) BAS
(5)以∈N BAS
(6)4懌虬∈三(2)AMGI
(7)糾s撐∽) (2)，(5)AMG2
(8)a[-(B，以，K朋)eZ(3)ATM4
(9)OH(B，M，‰)∈三(3)ATM4
(10){(1)，(3)，(4)，(9)}斗4卜口卜p，以，巧p TSD3
(11)AI-BI-s BAS
(4)爿j也BAS
(5)_t-SA-Z(4)AMGI
(6)AI"岸(M) (4)AMG2
(7)爿|；“，B，心，髟≯∈三(2)ATM3
(8){(1)，(2)，(3)，(7))_al-sl-(A，B，也，蚴TSDI
(9)a1．sl-<_，B，M，蚴(8)MP
(10)al-sl-(彳，B，M，xo呻彳l；sl～也TSD6
(11)OSI-N』(10)MP
(12)“l(fā)；sI一心^一l；撐(Ⅳo)—}彳IzsI*虬符號(hào)“I~”的定義
(13)彳l；sI*也(6)，(11)，(12)MP
(14)AI．SI*N』斗一I；＆∞ AIP2
(15)al---＆∞ (14)MP
(16){(1)，(2)，(3)，(7)}哼
Al-=(a．B．NpK0>-A TMDI
(17)AI-(A，B，M，‘曲卜一(16)MP
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
鄧帆，鄧少鋒，張文政：安全協(xié)議的規(guī)范化設(shè)計(jì)
(Is)(07)^(9))_彳IzSj一
(19)A[=-SjA
(20)A司似，B，Ⅳ^，¨
(21)Aq％
(22)一Iz撐僻o
(23)AI．SI-K』,
(24)彳I暑K曲卜彳
AlP6
(18)N口
(7)ATMI
(20)ASP2
(6)，(20)AFM2
(9)TSD6
(17)A～n34
(25)似f；s卜^o^4卜j％卜田一一卜暑o(心≯符號(hào)“I；o’’的定義
通過(guò)上述分析可知，該組件所具有的安全屬性描述為：
糾；&amp;amp;∞Alffi-S=A，A司巧口，彳I；撐(髟。)，彳Iso(髟。)，即該組件
所具有的安全屬性為彳認(rèn)證了s的身份。S分配密鑰髟。給
彳，并保證了密鑰的機(jī)密性、新鮮性。
。其膨腫睬用米1出滯．力法哪融Ⅱ下結(jié)論：(1)92，：叫，以】孟％，
該組件所具有的安全屬性為A認(rèn)證了曰的身份。(2)94，：
M，Ⅳ．一1]KA。，該組件除了可進(jìn)行身份認(rèn)證外，還可以用于驗(yàn)
證密鑰的正確性。(3)95，：阻，M，心】髟。，該組件所具有的安全
屬性為4認(rèn)證曰身份的同時(shí)傳遞了隨機(jī)數(shù)以，并保證了心
的機(jī)密性和新鮮性。(4)甌．：[日似，M，髟塒‘。，該組件所具有
的安全屬性為A認(rèn)證曰身份的同時(shí)可進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)。
(5)97，：[陋，％】巧1】髟。，該組件所具有的安全屬性為曰認(rèn)證
了A的身份，保護(hù)了數(shù)據(jù)完整性。同時(shí)對(duì)A來(lái)說(shuō)具有非否認(rèn)性
以及匿名性。根據(jù)組件安全屬性分析的結(jié)果，可設(shè)計(jì)與其對(duì)應(yīng)
的單步協(xié)議如下：(不難看出，采用與分析組件安全屬性的類似
方法可證明單步協(xié)議的安全目標(biāo)與組件的安全屬性是一致的。)
(1)glI舊(口。M，髟≯ M4一B：A，虬
(2)912：片(爿，^0，巧p
(3)92I私，川】％
(4)如：陴，虬】％
(5)93I：M，B，也，^oj％
(6)932：陋，A，％。％】^，囂
(7)94I：口，M—l】如
(8)94r'[B，％一l】％
(9)95l：弘，虬，W％
00)gs2：陋。％，Wj％
(11)＆。：【日似，心，％)】j％
(12)962：[H(B。％。蚴】‰
(13)97l：[陋，^啊髟1】如
(14)972：[[A，M】巧'足0
M28_A：B。H(B，N^，X0
N、B_A：B，NB
NlA_B：A，H(A。Ne’K0
MIA—B：A。N^
鴆口一彳：B“A，也】％
NIB●A：B，N|
Ⅳ2A_口：4，陋，ⅣB1％
MA-+S：A，B，心
鴆s_一：S，M，B，圯，x一_％
NL8一s：B．A，Nl
MS·B：S，疆，A。N B’K心KBs
MtA呻B：A，N^
鴆口一一：B，似，虬一l】K0
NlB-)A：B．NB
Ⅳ2彳斗口：A，陴，％一l】‰
MA_丑：A，以
鴆口_彳：B，叫，心，虬1％
ⅣI口_爿：B，％
Ⅳ2■_丑：一，【B，心，M】％
MA_口：A，M
鴆曰o■：口，【日似，M，巧p】j％
NlB崎A：B。NB
Ⅳ2A-+B：A，【川且心，¨】Ji，仰
MB啼』：口，％
塢彳—'占：A，【【占，w巧1】J【0
ⅣIA．+口：A，虬
也口_彳：B，時(shí)，NAlX；1‰
6對(duì)稱環(huán)境F安全協(xié)議的設(shè)計(jì)
6．1組合規(guī)則
利用單步協(xié)議設(shè)計(jì)安全協(xié)議時(shí)，首先要根據(jù)具體的背景
和需求選擇合適的單步協(xié)議。在選取單步協(xié)議時(shí)需遵循以下
原則：(1)選取應(yīng)用環(huán)境相符的單步協(xié)議。如安全協(xié)議的應(yīng)用
背景為對(duì)稱環(huán)境，則只能選擇對(duì)稱環(huán)境下的單步協(xié)議，并根據(jù)
安全協(xié)議需要達(dá)到的安全目標(biāo)來(lái)選擇相應(yīng)的單步協(xié)議。(2)選
取安全目標(biāo)相容的單步協(xié)議。選取單步協(xié)議只和P，進(jìn)行組
合時(shí)必須保證單步協(xié)議P；的安全目標(biāo)不會(huì)影響到單步協(xié)議
只的安全目標(biāo)。也就是說(shuō)，基于組件&amp;amp;的單步協(xié)議只實(shí)現(xiàn)安
全目標(biāo)的I司時(shí)，基于組件蜀的單步協(xié)議只也能實(shí)現(xiàn)其安全目
標(biāo)。(3)規(guī)范所選單步協(xié)議的符號(hào)表示。如P；中用Ⅳ。表示彳
生成的隨機(jī)數(shù)，那么只中不能再使用M表示占生成的隨機(jī)
數(shù)，以免混淆。
正確選擇完單步協(xié)議后，需定義單步協(xié)議的組合順序。
假定P。={只，P2，?Pj代表基于組件的一系列單步協(xié)議的集
合，這些單步協(xié)議能達(dá)到的安全目標(biāo)是由其基于的組件的安
全屬性所保障的。P為單步協(xié)議組合后得到的安全協(xié)議，即
P=P，0P2 o?0P．。各單步協(xié)議進(jìn)行組合時(shí)必須遵守某
個(gè)順序用D(P)表示。記e為協(xié)議中的運(yùn)行動(dòng)作，如果協(xié)議消
息分別為P，：M，鴆；P，：Ⅳ1，Ⅳ2。那么每個(gè)發(fā)送消息的步驟即
為一個(gè)動(dòng)作，即動(dòng)作有dM)’“心)，P(Ⅳ1)'d^協(xié)0(尸)=dM)<
d蚴<反Ⅳ1)></足>

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