[IT-Security-1] 認證機制 Certificates and Public Key Infrastructures

Certificates and Public Key Infrastructures

Notes from RWTH Aachen University course 
“IT security 1” Wintersemester 2019/20
professor: Meyer, Ulrike Michaela

• Trusted Third Parties
  • 假設Alice和Bob有trusted thrid party的public key
  • trusted third party對發行的key做簽章(包含可以擁有key的人的名字)
  • Bob可以驗證是不是由trusted third party發行的key
  • 稱為Certification Authority
• certificate至少包含：
  • public key
  • owner的名字
  • 發行者的名字
  • 對剩下的內容的hash的簽章

Public Key Infrastructures

• CA發行certificate
• 檢索certificate的資料庫(repository)
• 撤銷certificate的方法
• 衡量certificate的"chain"的方法
• RA(registration authority)與CA並用
  • 同意certificate的請求

Certificate Revocation List (CRL)

• 被CA簽署過的list，其中的certificate都未到期(expired)

Online Certificate Status Protocol(OCSP)

• OCSP允許certificate未過期的query
  • OCSP回傳list中的certificate的狀態
• CRL和OCSP的比較
  • CRL
    •  CRL會過長，難以搜尋
    •  撤銷具有週期性
    •  query哪個certificate不會被CA知道
  • OCSP
    •  可隨時撤銷
    •  CA會知道哪個certificate被查詢
    •  若query太多會是CA的流量負擔
    • 雞蛋問題：如果網路連線前要網站的secure access(要去OCSP retrieval)
    • 可以用OCSP stapling解決：用最近的OCSP的結果，也解決流量問題

Using Certificates to Protect Diffie-Hellman

1. First try
• 流程：
  1. Alice送 $h_A,sig_A,cert_A$
  2. Bob用$pub_A$驗算$sig_A$，用$pub_{CA}$驗算$cert_A$
• Problem:
• Signature沒有跟此protocal結合
• 攻擊者可以記錄Alice的訊息並且再重傳給Bob(replay)

1. Second try
• 流程：
1. Alice送 $h_A$
2. Bob用 $h_A$跟 $h_B$做簽章 $sig_B:=gensig(priv_B,h_B||$$h_A$$)$
3. Bob傳送 $h_B,sig_B,cert_B$
4. Alice驗證 $sig_B$ 是否包含 $h_A$，則可以知道Bob收到的 $h_A$ 有沒有被竄改過
5. Alice也用上列的方法簽章 $sig_A:=gensig(priv_A,h_A||$$h_B$$)$
6. Alice傳送 $sig_A,cert_A$
7. Bob驗證

• Problem:
  • 攻擊者仍竄改Bob的public key，傳送自己的signature
1. Secure Authentic Diffie-Hellman
• 流程：
1. Alice傳送 $h_A$
2. Bob傳送 $h_B$
3. Alice用$h_B^a$作為對稱式key $k$
   用 $k$ 加密 $c_A:=enc(k,sig_A||cert_A)$ ($sig_A$如上定義)
4. Alice傳送 $c_A$
5. Bob也計算對稱式key $k=h_A^b$
   用 $k$ 解密 $sig_A||cert_A:=dec(k,c_A)$
6. Bob也傳算 $c_B$

Readings

Kaufmann et al., Chapter 15

RFC 5280: X.509 Certificates and CRLs

RFC 2560: Online Certificate Revocation Protocol

RFC 2559: X.509 Public Key Infrastructure Operational Protocols - LDAPv2

RFC 4210: Certificate Management Protocol (CMP)

Consequences of MD5 attacks