CN101350719A - 新型的身份认证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型的身份认证方法，包括如下步骤：a.客户端向服务器发出登陆请求；b.所述服务器向所述客户端发出散列运算挑战信息；c.所述客户端根据所述散列运算挑战信息计算出响应信息，并将所述响应信息发送给所述服务器；d.所述服务器检验所述响应信息，如果通过认证，所述服务器向所述客户端发送登陆成功信息；否则，发送登陆失败信息并将不成功登陆的次数n加1，且所述客户端进入步骤a。本发明的身份认证方法不仅明显减少了认证服务器的开销，而且能有效地抵御字典攻击、拒绝服务攻击等攻击手段，显著增强了应用系统的安全性。

Description

新型的身份认证方法
技术领域
本发明涉及身份认证方法，更具体地说，涉及一种基于单向散列函数的新型的身份认证方法。
背景技术
在互联网的虚拟环境中，如何低成本并高效的确定用户在现实环境中对应的真实身份，一直是众多在互联网中向用户提供各种服务的公司致力解决的难题。在现有的身份认证方案中，认证服务器的开销比较大，而且不能有效地抵御字典攻击、拒绝服务攻击等攻击手段，应用系统的安全性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型的身份认证方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新型的身份认证方法，包括如下步骤：
a、客户端向服务器发出登陆请求；
b、所述服务器向所述客户端发出散列运算挑战信息；
c、所述客户端根据所述散列运算挑战信息计算出响应信息，并将所述响应信息发送给所述服务器；
d、所述服务器检验所述响应信息，如果通过认证，所述服务器向所述客户端发送登陆成功信息；否则，发送登陆失败信息并将不成功登陆的次数n加1，且所述客户端进入步骤a。
在本发明所述的新型的身份认证方法中，所述散列运算挑战信息包括：标准散列函数H(r，R)的值、随机数R的值、以及认证信息代码MAC的值。所述随机数R的值是一128bit的数。
在本发明所述的新型的身份认证方法中，在步骤c中，所述客户端根据所述标准散列函数H(r，R)的值和所述随机数R的值计算出所述随机数r的值。所述随机数r的值是20bit的数。
在本发明所述的新型的身份认证方法中，所述响应信息包括：所述随机数r的值、所述客户端的ID、所述客户端的用户口令P、以及所述认证信息代码MAC的值。所述客户端通过SSL向所述服务器发送所述随机数r的值和所述用户口令P。在步骤d中，所述服务器根据所述随机数r的值、所述用户口令P、所述ID、私钥KBob、以及所述不成功登陆的次数n，计算出散列函数H(r，H(P)，ID，KBob，n)的值，并与所述认证信息代码MAC的值比较，如果相同，则通过认证，向所述客户端发送登陆成功信息；否则，发送登陆失败信息并将不成功登陆的次数n加1。
本发明的有益效果是，不仅明显减少了认证服务器的开销，而且能有效地抵御字典攻击、拒绝服务攻击等攻击手段，显著增强了应用系统的安全性。排除了攻击者通过在很短的时间内发出大量的猜测口令来加大系统的开销，甚至使攻击者的计算机在发出系列请求的同时面临很多困难。在抵御攻击者的在线字典攻击的同时，本方案还可抵御拒绝服务攻击。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述的新型的身份认证方法的示意图。
具体实施方式
如图1所示，该认证方法包括四个信息，整个过程只用到散列函数。四个信息中有两个是简单的没有加密的消息交换；另两个中一个是客户端的散列运算，一个是服务器的散列运算。服务器向客户端发出一个挑战，客户端只能在经过一段时间的运算挑战应答之后才能登录。这段运算时间的长短很容易被服务器控制。
KBob：服务器的私钥；P：客户端的用户口令；n：不成功登录的次数；r：随机产生的20bit的数；R：随机产生的128bit的数；MAC：认证信息代码H(r，H(P)，ID，KBob，n)，由服务器发向客户端；H(x)：变量为x的标准散列函数。方案详细描述：
信息1.客户端向服务器的发送：一个简单的用户向服务器发出的登录请求。
信息2.服务器向客户端的发送：为了响应客户端的请求，服务器向客户端发出散列运算挑战信息：H(r，R)、R、认证信息代码MAC的值。H(r，R)是两个随机数r，R的散列运算结果。用户必须从散列函数H(r，R)的值和R值计算出r的值。r可能是任意的一个20bit的数。认证信息代码MAC的值也是一个散列函数值，对服务器以外的人都是很难猜到的。这个散列函数值只有拥有私钥KBob的服务器才能重建。要知道用户是不会用到这个MAC，它只是在下一步中返回给服务器，因此，服务器就没必要存储MAC。服务器用这个MAC来检验客户端计算出的r值，并用在我们将要看到的客户端回复的第三个及时消息里。
为了计算出r的值，客户端必须结合R的值和所有可能的20bit的r来检验散列函数H(r，R)的值。这是比特级的运算，需要很长的时间(大约5秒钟或更多)。如果把这两个随机数换成一个大的随机数，计算量将更大，这样客户端的计算负担将是不希望看到的。如果只用一个任意的20bit的数，攻击者将存储所有可能的20bit的数的散列函数值，这样就很容易通过相关的简单研究得出正确的r值。所以用一个20bit的任意数r和一个128bit的任意数R就同时达到了两个目的：第一，它给客户端合适的计算量，使在线的字典攻击得到阻止并保证了真正用户的权利；第二，它避免了提前计算所有的20bit的数的散列函数值的情况。因此，R对r的计算就像加入“盐”值(“盐”值在密码技术口令中，用来修改口令散列的随机数据串，使用口令散列匹配策略为进攻系统的攻击者制造困难。)一样是非常有效的。
客户端在收到第二次信息后，就做必要的运算找出r的值，然后接着处理第三次信息。
信息3.客户端向服务器的发送：为了使方案容易在网络环境下实现，这一步是独立于前两步的基础上完成的，也就是说，客户端在做了必要的计算后就重新初始化连接开始直接发出方案的第三步信息。
客户端在收到第二步的信息后，从中计算出r的值，然后把自己的ID、计算出的r值、用户口令P、以及MAC发向服务器。在这一步里，r的值和以及口令P是直接发过去的，所以最好使用SSL，否则，用户口令就能在信息3中直接获得。
服务器收到这个信息后，结合收到的r、P、用户的ID、存储的私钥KBob、存储的n值计算出散列函数值，然后比较发出的MAC和计算出的散列函数值，如果相符，则登录成功，否则登录失败并把n的值加1。
MAC是用来认证r值(客户端对服务器端挑战的响应)，并抵御了攻击者的即时攻击(攻击者一次又一次的发送相同的系列值)。我们在计算MAC时用到了动态的n值，因此，由于每次登录失败后n的自加1使反复的使用消息2不可能实现。
当客户端的用户成功登录时n不自加1，这点对合法用户来说是很有用的。这就意味着：如果用户上次成功登录，这次就可以用上次的一些计算结果而无需重复相关的计算。因此，合法的用户只需第一次登录时进行相关的计算，对于后来的登录来说，只要登录不失败，他最后的一次计算可以一直用下去。
由于MAC的使用，服务器就无需存储用来检验用户发来的信息的正确性的r和R值，这使这个方案更容易在网络环境下实现。
信息4.服务器向客户端的发送：服务器给客户端的简单回答用户提供的信息正确与否。如果正确，则这次登录成功，否则，用户必须从第一个消息重新开始。
该方案的设计是为了阻止在线字典攻击。对于每一个用户登录，用户必须计算由系统作为挑战发来的r值，这个计算过程要一定的时间，会因计算机的不同而长短不一样。随着计算机处理速度的提高，通过改变r值的长度来调整这个计算时间。这个计算时间有效的阻止了在一段时间不断发送成千上万的登录请求的在线字典攻击。从整个方案看，在一定的时间内认证请求的数量可能会大量的减少，因此，整个发起在线字典攻击的过程就很困难并且开销很大。

Claims (8)

1、一种新型的身份认证方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、客户端向服务器发出登陆请求；
b、所述服务器向所述客户端发出散列运算挑战信息；
c、所述客户端根据所述散列运算挑战信息计算出响应信息，并将所述响应信息发送给所述服务器；
d、所述服务器检验所述响应信息，如果通过认证，所述服务器向所述客户端发送登陆成功信息；否则，发送登陆失败信息并将不成功登陆的次数n加1，且所述客户端进入步骤a。
2、根据权利要求1所述的新型的身份认证方法，其特征在于，所述散列运算挑战信息包括：标准散列函数H(r，R)的值、随机数R的值、以及认证信息代码MAC的值。
3、根据权利要求2所述的新型的身份认证方法，其特征在于，所述随机数R的值是一128bit的数。
4、根据权利要求2或3所述的新型的身份认证方法，其特征在于，在步骤c中，所述客户端根据所述标准散列函数H(r，R)的值和所述随机数R的值计算出所述随机数r的值。
5、根据权利要求4所述的新型的身份认证方法，其特征在于，所述随机数r的值是20bit的数。
6、根据权利要求4所述的新型的身份认证方法，其特征在于，所述响应信息包括：所述随机数r的值、所述客户端的ID、所述客户端的用户口令P、以及所述认证信息代码MAC的值。
7、根据权利要求6所述的新型的身份认证方法，其特征在于，所述客户端通过SSL向所述服务器发送所述随机数r的值和所述用户口令P。
8、根据权利要求6所述的新型的身份认证方法，其特征在于，在步骤d中，所述服务器根据所述随机数r的值、所述用户口令P、所述ID、私钥KBob、以及所述不成功登陆的次数n，计算出散列函数H(r，H(P)，ID，KBob，n)的值，并与所述认证信息代码MAC的值比较，如果相同，则通过认证，向所述客户端发送登陆成功信息；否则，发送登陆失败信息并将不成功登陆的次数n加1。
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