加密密钥交换理解

Question

我正在尝试理解“加密密钥交换”机制。我对这个图示感到有些困惑：

并没有找到很多有用的参考资料。请问有人能够解释一下EKE机制及其工作原理吗？双方交换了什么，为什么这样的安全性可以防止中间人攻击？这将非常有帮助。
谢谢。

- Allan Jiang

Answer 1

在寻找EKE或DH-EKE的实现时，我发现参考资料非常有限。维基百科相互交叉链接，我遇到的解释并不一定易于理解。EKE的原始专利于2011年到期，导致我理解EAP-EKE被发布。

我在Bruce Schneier（第2版）的“应用密码学”中找到了最好的解释，包括对算法的改进。由于您已经了解了该过程的图像，因此我将尝试以外行人的方式回答其中发生的事情。我自己也在学习，所以可能会误解您提供的图像，但它似乎是DH-EKE的实现。在这个答案中，我将坚持EKE-idea，因为我认为我大部分都理解了;-)

基础是Alice和Bob共享一个共同的秘密。我可能会忽略“弱”的点（在您的图像中，它被标记为weak），但让我们假设它是一个有效的对称加密密钥。

双方都有相同的对称密钥S，这是一个共享的秘密。

1. Alice生成一对公私钥，用于本次会话。私钥为Pa，公钥为P'a。Alice使用S加密公钥，并将其发送给Bob。

2. Bob（知道S）解密Alice的消息并恢复出Alice的公钥P'a。Bob生成随机会话密钥K。Bob使用Alice的公钥P'a加密K，并将其发送给Alice。

3. Alice解密消息并获得K。Alice生成随机字符串Ra，使用K加密并发送给Bob。

4. Bob解密消息以获得Ra，生成另一个随机数Rb，使用K加密两个随机数并将加密后的消息发送给Alice。

5. Alice解密消息并验证自己的Ra是否有效。她只使用K加密Rb并将其发送给Bob。

6. Bob解密Rb并验证自己的Rb是否有效。

为了进行中间人攻击，Eve只看到密钥被其他密钥加密的情况。通过监控Alice和Bob之间的流量猜测密码是不可能的，除非破解公钥算法。然而，弱共享秘密允许Eve试图在图片中假装成Alice或Bob，因此可以对监听服务器进行主动攻击（我的术语可能有误）。在我描述的版本中有一些假设，最好由其他人（已发布）解释，即Alice被信任生成良好的密钥对，Bob被信任生成良好的会话密钥。某些算法更适合（或某些相当糟糕）。在“应用密码学”中列出了一些事项，但是由于我的第二版似乎落后于像AES这样的事物，因此我相信挖掘更多关于选择算法的最新信息。就价值而言，似乎我需要使用C＃和Java（Azure .NET后端，Android客户端）自己实现EKE。我尝试以一种对他人有用的方式打包它。

更新：C＃上非常直接的实现可在以下链接中找到： https://github.com/kallex/sharp-eke-example 现在它只是简单地将明文的SHA256用作初始密钥，因此会缩短一些位数，请谨慎使用。我的当前用法将在单独的通道中生成和分发安全密钥给双方，因此我不需要更复杂的实现来进行此测试。

- Kallex

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对于某些场景（人类生成的密码），弱密钥是该过程中的要求 - 算法的优雅在特别的领域中表现出色。这可能会影响我使用共享密钥作为密钥开始描述过程的方式。 - Kallex