DE60317123T2 - Verfahren zur Sicherung von Kommunikation über ein Netzwerk - Google Patents

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Description

  • Netzwerkkommunikation hat es Nutzern ermöglicht, Informationen, wie Dokumente, über das Netzwerkmedium zu empfangen. Das Netzwerkmedium schließt verdrahtete Netzwerke und drahtlose Netzwerke ein. Informationen, die über das Netzwerkmedium übertragen werden, können anderen zugänglich sein. Nutzer wünschen jedoch typischer Weise, dass solche empfangenen Informationen anderen nicht zugänglich sind.
  • In einem bekannten Beispiel will der Nutzer ein sensibles Dokument ausdrucken, das der Nutzer soeben auf der drahtlosen Vorrichtung des Nutzers empfangen hat.
  • Um dieses zu tun, muss der Nutzer der drahtlosen Vorrichtung wissen lassen, wie sie den ersten Drucker über ein drahtloses Medium, wie ein drahtloses Netzwerk, findet. Herkömmlicher Weise gibt es einige Optionen für den Nutzer, den ersten Drucker zu finden. Wenn man annimmt, dass jeder Drucker einen eindeutigen Namen besitzt, kann der Nutzer den Namen des ersten Druckers in die drahtlose Vorrichtung des Nutzers eintippen. Alternativ kann der Nutzer Zugang zu einem Discovery-Protokoll haben, aus dem der Nutzer den ersten Drucker aus einer Druckerliste auswählen kann. Die drahtlose Vorrichtung sollte jedoch garantieren, dass sie in der Tat mit dem ersten Drucker kommuniziert und dass die Kommunikation sicher ist.
  • Wenn der erste Drucker ein Zertifikat besitzt, das von einer vertrauenswürdigen Autorität erteilt worden ist, kann die drahtlose Vorrichtung einen Schlüsselaustausch mit dem ersten Drucker ausführen und einen authentifizierten und geheimen Kanal mit dem ersten Drucker aufbauen. Mit diesem Ansatz sind jedoch verschiedene Probleme verbunden. Zum Beispiel kann eine enorme Öffentlicher-Schlüssel-Infrastruktur erforderlich sein, und es kann jeder Drucker, einschließlich potentieller Teilnehmer an der Öffentlicher-Schlüssel-Infrastruktur, einen eindeutigen Namen mit einem Zertifikat, das von der vertrauenswürdigen Autorität erteilt worden ist, erfordern. Dieses ist typischer Weise sehr aufwändig. Weiterhin mag eine enorme Öffentlicher-Schlüssel-Infrastruktur nicht praktikabel sein.
  • Ein anderes Verfahren kann es sein, einen Außerhalb-des-Bandes-Mechanismus zum Herstellen der Sicherheit zu verwenden. Frank Stajano et al., „Resurrecting Duckling: Security Issues for Ad-hoc Wireless Networks", 7ter Intemationaler Work shop, Lecture Notes in Computer Science, Cambridge, Vereinigtes Königreich, April 1999, Springer Verlag, Berlin, Deutschland, beschreibt ein Sicherheitsmodell, das dazu verwendbar ist, eine sichere zeitweilige Verbindung zwischen Vorrichtungen in Ad-Hoc-Funknetzwerken zu regulieren.
  • WO-A-99/41876 beschreibt ein System zum Aufbauen einer sicheren drahtlosen Funkkommunikationsverbindung zwischen zwei Vorrichtungen, die das Ausgesetztsein von sensiblen Informationen gegenüber einem Abfangen durch eine dritte Partei minimiert. Eine typische Verbindung ist eine Infrarotverbindung.
  • Asokan, N., et al.: „Key agreement in ad hoc networks", Computer Communications, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, NL, Bd. 23, Nr. 17, 1. November 2000, Seiten 1627–1637, beschreibt ein System zum Ermöglichen einer sicheren Sitzung, die unter den Computern einer Gruppe von Leuten in einem Konferenzraum einzurichten ist.
  • P. McDanie, A. Prakah und O. Honeyman: „Antigone: A Flexible Framework for Secure Group Communication", INTERNET, (Online) 23. May 1999 (1999-05-23), XP002276483, offenbart ein Sicherheitsnetzwerk, dass eine Suite von Mechanismen zur Verfügung stellt, aus der Sicherheitspolicies für flexible Anwendungen implementiert werden können.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Absichern einer Kommunikation über eine primäre Verbindung eines Netzwerkmediums zwischen zumindest zwei drahtlosen Vorrichtungen zur Verfügung, die eine gesamte Gruppe von drahtlosen Vorrichtungen oder einen Teil davon bilden, das umfasst:
    Bestimmen zumindest einer Vorrichtung der Gruppe zum Gruppenmanager;
    Austauschen von öffentlichen vorauthentifizierten Informationen zwischen dem Gruppenmanager und anderen Vorrichtungen der Gruppe unter Verwendung eines Broadcast-Location-Limited-Kanals; und
    Verwenden der ausgetauschten öffentlichen vorauthentifizierten Informationen, die von dem Gruppenmanager gesichert werden, und geheimer Informationen, die in jeder der anderen Vorrichtungen gespeichert sind, um die Kommunikation zwischen dem Grup penmanager und jeder der anderen Vorrichtungen über die primäre Verbindung des Netzwerkmediums zu authentifizieren; wobei, wenn eine Vorrichtung die Gruppe der Vorrichtungen verlässt, das Verfahren weiterhin umfasst:
    Annullieren der ausgetauschten öffentlichen vorauthentifizierten Informationen des Gruppenmanagers bezüglich verbleibender der anderen Vorrichtungen der Gruppe;
    Verteilen neuer öffentlicher vorauthentifizierter Informationen durch den Gruppenmanager über den Broadcast-Location-Limited-Kanal an die verbleibenden Vorrichtungen in der Gruppe;
    Verwenden der verteilten neuen öffentlichen vorauthentifizierten Informationen durch den Gruppenmanager und von geheimen Informationen, die in jeder der verbleibenden Vorrichtungen der Gruppe gespeichert sind, um die Kommunikation zwischen dem Gruppenmanager und jeder der verbleibenden Vorrichtungen der Gruppe über die primäre Verbindung des Netzwerkmediums zu authentifizieren.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen derselben werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel für ein Kommunikationsauthentifizierungssystem gemäß dieser Erfindung;
  • 2 veranschaulicht ein Beispiel für eine Funkvorrichtung gemäß dieser Erfindung;
  • 3 ist ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein drahtloses Medium;
  • 4–6 stellen ein anderes Flussdiagram eines Verfahrens zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein drahtloses Medium dar;
  • 7–9 veranschaulichen ein Kommunikationsauthentifizierungssystem für eine Gruppe von Vorrichtungen;
  • 10 ist ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein drahtloses Medium; und
  • 11 ist ein anderes Flussdiagram eines Verfahrens zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein drahtloses Medium.
  • Gemäß dieser Erfindung wird eine Vorauthentifizierung einer Anzahl von drahtlosen Vorrichtungen verwendet, um sicher beliebige Peer-to-Peer-Ad-Hoc-Verbindungen zu authentifizieren. Dieses kann einen Bootstrap zu einem Schlüsselaustauschprotokoll einschließen, das verwendet wird, um einen verschlüsselten Kanal einzurichten. Es wird zu einem öffentlichen Schlüssel auf dem verschlüsselten Kanal committed. Ein Schlüsselaustauschprotokoll, das eine Öffentlicher-Schlüssel-Verschlüsselung verwendet, wird in der drahtlosen Hauptverbindung verwendet, um eine sichere Kommunikation herzustellen. Aufgrund der Vorauthentifizierung der drahtlosen Vorrichtungen unter Verwendung der öffentlichen Schlüssel müssen die Arten der Medien, die als location-limited Kanäle verwendet werden können, nicht immun gegen Abhören sein, und sie können z. B. Audio- und/oder Infrarotkanäle einschließen. Die Vorauthentifizierung der drahtlosen Vorrichtungen unter Verwendung der öffentlichen Schlüssel ermöglicht es, dass eine Menge an Schlüsselaustauschprotokollen auf Öffentlicher-Schlüssel-Basis, die die zu verwendenden drahtlose Vorrichtungen authentifizieren können, verwendet werden kann.
  • 1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines drahtlosen Systems 300. Lediglich zwei drahtlose Vorrichtungen 310 und 320 sind gezeigt. Das System 300 ist jedoch in der Lage, mehr als zwei drahtlose Vorrichtungen zu enthalten. Die erste drahtlose Vorrichtung 310 schließt einen Empfänger/Sender 312 für einen location-limited Kanal und einen Empfänger/Sender 314 für eine drahtlose Hauptverbindung ein. Ebenso schließt die zweite drahtlose Vorrichtung 320 einen Empfänger/Sender 322 für einen location-limited Kanal und einen Empfänger/Sender 324 für eine drahtlose Hauptverbindung ein. In einer alternativen Ausführungsform weisen die erste und zweite drahtlose Vorrichtung jede einen Empfänger/Sender für eine drahtlose Hauptverbindung, wie Transport Control Protocol/Internet Protokoll (TCP/IP)-Sockets oder jegliche anderen oder später entwickelten Drahtnetzwerkempfänger/-sender auf. In einer anderen Ausführungsform haben sowohl die erste als auch die zweite drahtlose Vorrichtung eine drahtlose Hauptverbindung und eine Hauptdrahtverbindung.
  • Wenn die erste drahtlose Vorrichtung 310 eine Kommunikation mit der zweiten drahtlose Vorrichtung 320 initiiert, sendet die erste drahtlose Vorrichtung 310 zuerst Vo rauthentifizierungsinformationen über den Empfänger/Sender 312 für einen location-limited Kanal über den location-limited-Kanal 330 an die zweite drahtlose Vorrichtung 320. Die zweite drahtlose Vorrichtung 320 empfängt die Vorauthentifizierungsinformationen von der ersten drahtlose Vorrichtung 310 durch den Empfänger/Sender 322 für einen location-limited Kanal.
  • Wenn keine gegenseitige Authentifizierung erforderlich ist, muss die erste drahtlose Vorrichtung 310 keine Vorauthentifizierungsinformationen an die zweite drahtlose Vorrichtung 320 senden. Eine drahtlose Vorrichtung, die nicht mit einer anderen drahtlosen Vorrichtung gegenseitig Vorauthentifizierungsinformationen austauscht, kann die Kommunikation, die von der anderen drahtlosen Vorrichtung empfangen wird, nicht authentifizieren. Somit ist diese drahtlose Vorrichtung gegen Attacken eines Abhörenden nicht geschützt. Somit antwortet, wenn eine gegenseitige Authentifizierung erforderlich ist, wie ein Austausch von sensiblen Informationen zwischen zwei drahtlosen Vorrichtungen, die zweite drahtlose Vorrichtung 320, indem sie zusätzliche Vorauthentifizierungsinformationen durch den Empfänger/Sender 322 für einen location-limited Kanal an die drahtlose Vorrichtung 310 über den location-limited-Kanal 330 sendet.
  • Die erste drahtlose Vorrichtung 310 empfängt die Vorauthentifizierungsinformationen durch ihren Empfänger/Sender 312 für einen location-limited Kanal. Mit den Vorauthentifizierungsinformationen, die zwischen der ersten drahtlosen Vorrichtung 310 und der zweiten drahtlose Vorrichtung 320 ausgetauscht werden, verwendet die erste drahtlose Vorrichtung 310 den Empfänger/Sender 314 für eine drahtlose Hauptverbindung, um mit der zweiten drahtlosen Vorrichtung 320 über die drahtlose Hauptverbindung 340 zu kommunizieren. Die zweite drahtlose Vorrichtung 320 verwendet ihren Empfänger/Sender 324 für eine drahtlose Hauptverbindung, um mit der ersten drahtlosen Vorrichtung 310 über die drahtlose Hauptverbindung 340 zu kommunizieren. Da Vorauthentifizierungsinformationen zwischen den zwei drahtlosen Vorrichtungen 310 und 320 in beide Richtungen ausgetauscht worden sind, authentifiziert jede der ersten und zweiten drahtlosen Vorrichtung 310 und 320 die Kommunikation der jeweils anderen drahtlosen Vorrichtung 310 und 320 unter Verwendung der empfangenen Vorauthentifizierungsinformationen, die von der jeweils anderen drahtlosen Vorrichtung 310 oder 320 empfangen worden sind.
  • 2 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform einer drahtlosen Vorrichtung 400. Die drahtlose Vorrichtung 400 kann ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Lap top-Computer mit Fernübertragungsmöglichkeit, ein drahtloser Handheld-Computer, eine Blackberry©-Vorrichtung, ein Drucker mit Fernübertragungsmöglichkeit, ein drahtloses Telefon u. ä. sein. Die drahtlose Vorrichtung 400 schließt einen Prozessor 410, einen Speicher 420, eine Eingabe/Ausgabe (I/O)-Schnittstelle 430, einen Empfänger/Sender 422 für einen location-limited Kanal und einen Empfänger/Sender 444 für eine drahtlose Hauptverbindung ein.
  • Der Speicher 420 speichert ein Betriebssystem 422, eine drahtlose Anwendung 424, eine Authentifizierungsanwendung 426 und einen Authentifizierer 428. Das Betriebssystem 422 stellt die Computeranweisungen zur Verfügung, die, wenn sie von dem Prozessor 410 ausgeführt werden, verschiedene I/O-Kontroller, einschließlich der I/O-Schnittstellen 430 der drahtlosen Vorrichtung 400, programmieren und steuern. Das Betriebssystem 422 stellt Anweisungen zur Verfügung, die die drahtlose Anwendung 424, die Authentifizierungsanwendung 426 und den Authentifizierer 428 auf eine geeignete Weise speichern.
  • Die drahtlose Anwendung 424 stellt Anweisungen zur Verfügung, die es der drahtlosen Vorrichtung 400 ermöglichen, mit einem drahtlosen Netzwerk durch den Empfänger/Sender 444 für eine drahtlose Hauptverbindung zu kommunizieren, der mit einer Schnittstelle 434 für eine drahtlose Hauptverbindung der I/O-Schnittstelle 430 verbunden ist. Die drahtlose Anwendung 424 kann Bluetooth©, ANSI/IEEE 802.11 u. ä. sein.
  • Es können ein drahtloser Empfänger/Sender und eine Schnittstelle, die in einem drahtlosen Netzwerk verwendet werden, als die Schnittstelle 434 für eine drahtlose Hauptverbindung und der Empfänger/Sender 444 für eine drahtlose Hauptverbindung verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform weist die drahtlose Vorrichtung eine verdrahtete Hauptverbindungsschnittstelle und einen Empfänger/Sender für eine drahtlose Hauptverbindung, wie eine TCP/IP-Schnittstelle und Socket, oder sowohl die drahtlose Hauptverbindungsschnittstelle als auch den drahtlosen Sender und die verdrahtete Hauptverbindungsschnittstelle und den verdrahteten Sender/Empfänger auf.
  • Der Empfänger/Sender 422 für einen location-limited Kanal kann getrennt von dem Empfänger/Sender 444 für eine drahtlose Hauptverbindung vorliegen. Ein geeigneter Empfänger/Sender 422 für einen location-limited Kanal weist zumindest zwei Eigen schaften auf, um Vorauthentifizierungsinformationen der drahtlosen Vorrichtungen zu senden und zu empfangen. Die erste solcher Eigenschaften ist eine demonstrative Eigenschaft. Ein geeigneter Empfänger/Sender 422 für einen location-limited Kanal weist physikalische Beschränkungen in seinen Übertragungen auf. Es kann z. B. Schall, der eine beschränkte Sendereichweite und beschränkte Übertragungseigenschaften besitzt, sei es in dem hörbaren und/oder in dem Ultraschall-Bereich, als ein location-limited Kanal für eine Gruppe von drahtlosen Vorrichtungen verwendet werden. Für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation, wie eine solche zwischen zwei drahtlosen Vorrichtungen, kann ein location-limited Kanal mit Richtcharakteristik, wie ein Infrarotkanal, verwendet werden. Die demonstrative Eigenschaft ermöglicht eine Kommunikation über einen location-limited Kanal, um eine Zielvorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen basierend auf den physikalischen Verhältnissen zwischen den Vorrichtungen und den limitierten Lokalitäten zu „benennen", die durch den location-limited Kanal zugänglich sind.
  • Die zweite Eigenschaft ist Authentizität. Diese Eigenschaft gewährleistet, dass Vorauthentifizierungsinformationen, die über den location-limited Kanal ausgetauscht werden, das Austauschen von drahtlosen Vorrichtungen ermöglicht, um sicher jede andere selbst in der Gegenwart eines Abhörenden über die drahtlose Hauptverbindung zu authentifizieren. Wenn die Teilnehmer den location-limited Kanal verwenden, um ihre öffentlichen Schlüssel als Vorauthentifizierungsinformationen auszutauschen, spielt eine Attacke durch einen Abhörenden auf dem location-limited Kanal keine Rolle, da der Abhörende die privaten Schlüssel der Teilnehmer nicht kennt. Die Teilnehmer werden einander über die drahtlose Hauptverbindung durch Nachweisen des Besitzes ihrer entsprechenden privaten Schlüssel als Teil eines Schlüsselaustauschprotokolls authentifizieren. Somit wird der Abhörende nicht in der Lage sein, einen der Teilnehmer zu personifizieren.
  • Eine weitere Eigenschaft eines Empfängers/Senders für einen location-limited Kanal besteht darin, dass der location-limited Kanal schwierig zu attackieren ist, ohne dass die Attacke von zumindest einem legitimen Teilnehmer (Mensch oder Vorrichtung) bemerkt wird. Diese schließen einen Empfänger/Sender ein, der Infrarot, Schall, sei es hörbaren oder Ultraschall, und/oder Nahfeldsignalgebung über den Körper verwendet.
  • Das Detektieren der Attacke muss nicht erfordern, dass die Vorrichtungen, die auf dem location-limited Kanal übertragen, identifiziert werden. Stattdessen kann z. B. das Detektieren der Attacke lediglich auf der Möglichkeit zu Zählen basieren. Somit ist, wenn zwei drahtlose Vorrichtungen versuchen, miteinander zu kommunizieren, und wenn die Kommunikation erfolgreich ist, wie es z. B. durch die Lichter auf der Zielvorrichtung angezeigt wird, die blinken, oder dadurch dass der Mensch, der einen Laptop- Computer benutzt, anzeigt, dass die Kommunikation erfolgreich war, dann die Zahl an legitimen Teilnehmern bekannt. Wenn zusätzliche illegitime Teilnehmer z. B. von dem Laptop bemerkt werden, das anzeigt, das ein dritter Teilnehmer an der Kommunikation teilnimmt, kann die Kommunikation einfach von den legitimen Teilnehmern abgebrochen werden.
  • Die Vorauthentifizierungsinformationen werden verwendet, um den empfangenen Authentifizierer 428 zu authentifizieren. Der Authentifizierer 428 kann ein Schlüssel, ein Secret o. ä. sein. Der Schlüssel kann entweder ein langlebiger Schlüssel oder ein vergänglicher Schlüssel sein. Die Wahl basiert normalerweise auf der Anwendung, in der der Schlüssel verwendet wird. In jedem Fall erfordert der Schlüssel keine Zertifizierung durch eine vertrauenswürdige Autorität. Wenn jedoch das ausgewählte Schlüsselaustauschprotokoll einen Austausch von Zertifikaten erfordert, kann das Zertifikat von der drahtlosen Vorrichtung 400 selbst unterzeichnet werden.
  • Gewöhnlich ist die Menge an Informationen, die über den location-limited Kanal ausgetauscht wird, ein kleiner Anteil der Menge der Informationen, die über die drahtlose Hauptverbindung gesendet werden. Ein Verfahren des Verringerns der Größe der Vorauthentifizierungsinformationen besteht darin, kryptografisch sichere Hash-Funktionen, wie z. B. den Secure-Hash-Algorithmus-1 (SHA-1), zu verwenden. Durch Verwenden dieses Verfahrens müssen die Teilnehmer nicht tatsächlich ihre vollständigen öffentlichen Schlüssel als Vorauthentifizierungsinformationen austauschen. Stattdessen senden die Teilnehmer Commitments der Schlüssel z. B. durch Austauschen von Digests der Schlüssel. Die Teilnehmer tauschen Commitments zu ihren öffentlichen Schlüsseln über einen ausgewählten location-limited Kanal aus. Dadurch ist jeder Teilnehmer in der Lage, zu identifizieren, mit wem dieser Teilnehmer kommuniziert.
  • Die drahtlose Vorrichtung 400 kommuniziert mit einer anderen drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung des Empfängers/Senders 444 für eine drahtlose Hauptverbindung. Die drahtlose Vorrichtung 400 verwendet die Authentifizierungsanwendung 426, die verschiedene etablierte Schlüsselaustauschprotokollen auf Öffentlicher-Schlüssel- Basis, wie das kommerziell erhältliche Secure Socket Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS), Secure Key Exchange Mechanism (SKEME), Internet Key Exchange (IKE) u. ä. einschließen kann, um den Besitz des öffentlichen Schlüssels nachzuweisen, der dem öffentlichen Schlüssel entspricht, der während des Austauschs von Vorauthentifizierungsinformationen committed wird. In dem Fall, in dem ein Digest des öffentlichen Schlüssels während des Austauschs von Vorauthentifizierungsinformationen gesendet worden ist, tauscht die drahtlose Vorrichtung 400 den vollständigen öffentlichen Schlüssel über die drahtlose Hauptverbindung aus. Der Schlüsselaustausch kann entweder der Protokollausführung vorangestellt werden, oder er tritt, wie in dem Socket Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS), natürlich als ein Standardbestandteil des Schlüsselaustauschprotokolls auf. Die Schlüssel werden durch die Tatsache authentifiziert, dass sie diejenigen waren, auf die über den location-limited Kanal committed wurde. Die drahtlose Vorrichtung 400, die die öffentlichen Schlüssel der anderen drahtlosen Vorrichtungen authentifiziert hat, fährt mit dem Austauschprotokoll auf der drahtlosen Hauptverbindung fort.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Authentifizieren einer Kommunikation über ein Netzwerkmedium darstellt. Die erste drahtlose Vorrichtung enthält einen ersten öffentlichen Schlüssel PK1. Die zweite drahtlose Vorrichtung enthält einen zweiten öffentlichen Schlüssel PK2. Beginnend mit Schritt S100 verläuft der Arbeitsablauf zu Schritt S110, in dem die erste drahtlose Vorrichtung ein Commitment für den öffentlichen Schlüssel PK1 unter Verwendung eines location-limited Kanal an eine zweite drahtlose Vorrichtung sendet. Dieses ist zumindest ein Teil des Austauschs von Vorauthentifizierungsinformationen über den location-limited Kanal. Das Commitment kann der öffentliche Schlüssel selbst, ein Zertifikat oder ein Digest des öffentlichen Schlüssels sein. Dann sendet in Schritt S120 die zweite drahtlose Vorrichtung in Antwort auf das Empfangen des Commitments für den öffentlichen Schlüssel PK1 von der ersten drahtlosen Vorrichtung ein Commitment für den öffentlichen Schlüssel PK2 über den location-limited Kanal, das von der ersten drahtlosen Vorrichtung empfangen wird. In diesem Stadium kann die erste drahtlose Vorrichtung ebenso die Adresse der zweiten drahtlosen Vorrichtung empfangen, um eine Kommunikation über die drahtlose Hauptverbindung bereitzustellen.
  • In Schritt S310 sendet die erste drahtlose Vorrichtung den öffentlichen Schlüssel PK1 unter Verwendung der drahtlosen Hauptverbindung an die zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt S140 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung ihren öffentlichen Schlüs sel PK2 an die erste drahtlose Vorrichtung, und der Austausch von Schlüsseln erfolgt. In Schritt S150 authentifiziert die erste drahtlose Vorrichtung den öffentlichen Schlüssel PK2, den sie von der zweiten drahtlosen Vorrichtung empfangen hat, und vergleicht den öffentlichen Schlüssel PK2 mit dem Commitment, das in der Stufe der Vorauthentifizierungsinformationen empfangen wurde. In einer Ausführungsform wird die Authentifizierung des empfangenen öffentlichen Schlüssels PK2 unter Verwendung eines Schlüsselaustauschprotokolls, wie eines derjenigen, die in 2 veranschaulicht sind, ausgeführt, welches den Besitz eines privaten Schlüssels entsprechend dem öffentlichen Schlüssel nachweist. In dem Fall, dass die zweite drahtlose Vorrichtung ein Secret S2 verwendet, wenn die erste drahtlose Vorrichtung ihren öffentlichen Schlüssel PK1 über die drahtlose Hauptverbindung sendet, verifiziert die zweite drahtlose Vorrichtung den öffentlichen Schlüssel PK1 gegenüber dem Commitment und verwendet ihn, um ihr Secret S2 zu verschlüsseln, und gibt das Ergebnis EPK1(S2) an die erste drahtlose Vorrichtung zurück. Eine Authentifizierung wird durch die Fähigkeit der zweiten drahtlosen Vorrichtung, das Secret S2 zu erzeugen und durch die Fähigkeit der ersten drahtlosen Vorrichtung, das Ergebnis EPK1(S2) zu entschlüsseln, durchgeführt.
  • In Schritt S160 erfolgt eine Bestimmung, ob das Commitment für den öffentlichen Schlüssel PK1, das zuvor von der zweiten drahtlosen Vorrichtung empfangen worden ist, zu dem empfangenen öffentlichen Schlüssel PK2 passt. Wenn das so ist, geht der Arbeitsablauf zu Schritt S170 weiter. Andernfalls springt der Arbeitsablauf zu Schritt S180. In Schritt S170 nimmt die erste drahtlose Vorrichtung die Kommunikation mit der zweiten drahtlosen Vorrichtung über die drahtlose Hauptverbindung unter Verwendung des symmetrischen Schlüssels wieder auf, auf den sich während des Schlüsselaustauschprotokolls geeinigt wurde, um die Kommunikation zu verschlüsseln. Der Arbeitsablauf springt sodann zu Schritt S190. Im Gegensatz dazu beendet in Schritt S180 die erste drahtlose Vorrichtung, wenn die erste drahtlose Vorrichtung den öffentlichen Schlüssel PK2 der zweiten drahtlosen Vorrichtung nicht authentifizieren kann, die Kommunikation mit der zweiten drahtlosen Vorrichtung. Der Arbeitskauf geht dann zu Schritt S190 weiter, an dem das Verfahren beendet wird.
  • Es sollte erkannt werden, dass in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen die erste drahtlose Vorrichtung ein beliebiges Secret S1, wie eine Zufallszahl, enthält. In diesem Fall wird das Commitment, da die erste drahtlose Vorrichtung ein Commitment für das beliebige Secret S1 sendet, in der Form eines kryptografischen Digest h(S1) gesendet, weil S1 ein Secret bleiben soll. In verschiedenen anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste drahtlose Vorrichtung ebenso ihre Adresse übermitteln, wie eine IP-Adresse und Portnummer, eine Bluetooth-Einrichtungsadresse, einen user-friendly Namen oder irgendeine andere geeignete Information, um eine Kommunikation an der drahtlosen Hauptverbindung bereitzustellen.
  • Die 4–6 sind Flussdiagramme, die eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens darstellen, das ein verbessertes Guy-Fawkes-Protokoll ergänzt, das eine interaktive Kommunikation bereitstellt. Dieses Verfahren kann benutzt werden, wenn die drahtlosen Vorrichtungen beschränkte Computerressourcen aufweisen, so dass Öffentlicher-Schlüssel-Operationen undurchführbar werden und der location-limited Kanal keinen vertraulichen Austausch von geheimen Daten zur Verfügung stellt.
  • Ein Beispiel für ein herkömmliches Guy-Fawkes-Protokoll wird in Anderson et al., „A New Family of Authentication Protocols", ACMOSR: ACM Operation Systems Review, 32, 1998, beschrieben. Zunächst für das Authentifizieren von digitalen Strömen entworfen nimmt das Guy-Fawkes-Protokoll an, dass Parteien A und B Ströme austauschen wollen, die aufeinanderfolgende Blöcke A0, A1, A2, ... bzw. B0, B1, B2, ... umfassen. Zu jedem Schritt i sendet A an B ein Paket P1, das 4 Teile von Daten enthält: einen Block Ai; einen Zufallswert Xi, der als ein Authentifizierer für den Block Ai verwendet wird; den Digest Xi+1h(Xi + 1) des nächsten Authentifizierers; und den n (aj + 1) Digest der Nachricht ai+1 = „(Ai+1, h(Xi+2), Xi+1)". B tut während des Schritts i dasselbe. Man nehme an, dass B ein authentifiziertes Paket P empfängt. B authentifiziert das Paket Pi, sobald B es empfangen hat, da das Paket Pi den Digest n(ai+1) enthielt. Es sollte erkannt werden, dass dieses nicht gilt, wenn A und B keinen Lock-Schritt ausführen. Somit erfordert dieses Protokoll, dass sowohl A als auch B einen Schritt in der Zeit im Voraus wissen, was sie als nächstes sagen wollen, wodurch das Protokoll für interaktive Austausche ungeeignet ist.
  • Wie es in den 4–6 gezeigt ist, beginnt der Arbeitsablauf in Schritt S200 und geht zu Schritt S205 weiter, an dem ein Zähler N auf 1 gesetzt wird. In Schritt S210 sendet eine erste drahtlose Vorrichtung eine N-te Kommunikation, die einen Digest von ihrem N-ten Secret (Authentifizierer) enthält, der verwendet werden wird, um ihre N-te Nachricht zu authentifizieren, zusammen mit einem Digest ihrer N-ten Nachricht über einen location-limited Kanal an eine zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt S215 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung eine N-te Kommunikation, die einen Digest von ihrem N-ten Secret enthält, der verwendet werden wird, um ihre N-te Nachricht zu authentifizie ren, zusammen mit einem Digest ihrer N-ten Nachricht über einen location-limited Kanal an die erste drahtlose Vorrichtung.
  • In Schritt S220 sendet die erste drahtlose Vorrichtung einen Digest der N-ten Kommunikation der zweiten drahtlosen Vorrichtung und das N-te Secret der ersten drahtlosen Vorrichtung an die zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt 225 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung einen Digest der N-ten Kommunikation der ersten drahtlosen Vorrichtung und das N-te Secret der zweiten drahtlosen Vorrichtung an die erste drahtlose Vorrichtung. In Schritt S230 erfolgt durch eine oder beide der ersten und zweiten drahtlosen Vorrichtung eine Bestimmung davon, ob die Kommunikation zu beenden ist. Wenn eine der ersten drahtlosen Vorrichtung oder der zweiten drahtlosen Vorrichtung bestimmt, die Kommunikation zu beenden, geht der Arbeitsablauf zu Schritt S320 weiter. Andernfalls wir die Kommunikation fortgeführt und der Arbeitsablauf geht zu Schritt S235 weiter.
  • In Schritt S235 fährt die erste drahtlose Vorrichtung mit der Kommunikation über die drahtlose Hauptverbindung fort. Als der Initiator der Kommunikation sendet die erste drahtlose Vorrichtung eine N-te Nachricht, die bedeutungsvoll ist, und einen Digest von ihrem (N – 1)-ten Secret, der dazu verwendet wird, ihre (N – 1)-te Nachricht zu authentifizieren, zusammen mit einer (N – 1)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N – 1)-te Nachricht enthält, an die zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt S240 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung eine N-te Nachricht, die bedeutungsfrei ist, und einen Digest von ihrem (N – 1)-te Secret, der dazu verwendet wird, ihre (N – 1)-te Nachricht zu authentifizieren, zusammen mit einer (N – 1)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N – 1)-te Nachricht enthält, an die erste drahtlose Vorrichtung. Die N-te Nachricht der zweiten drahtlosen Vorrichtung ist bedeutungsfrei, da zu der N-ten Nachricht in Schritt S215 comitted wurde, als die zweite drahtlose Vorrichtung die N-te Nachricht der ersten drahtlosen Vorrichtung, die in Schritt S210 übermittelt wird, nicht kannte. An diesem Punkt kann jede der drahtlosen Vorrichtungen die Kommunikation beenden. Dem gemäß erfolgt in Schritt S245 eine Bestimmung durch eine oder beide der ersten und zweiten drahtlosen Vorrichtung, ob die Kommunikation zu beenden ist. Wenn eine der ersten oder zweiten drahtlosen Vorrichtung bestimmt, die Kommunikation zu beenden, geht der Arbeitsablauf zu Schritt S320 weiter. Andernfalls wird die Kommunikation fortgeführt, und der Arbeitsablauf geht zu Schritt S250 weiter.
  • In Schritt S250 sendet die erste drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 1)-ten Kommunikation der zweiten drahtlosen Vorrichtung und das (N – 1)-te Secret der ersten drahtlosen Vorrichtung an die zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt S255 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 1)-ten Kommunikation der ersten drahtlosen Vorrichtung und das (N + 1)-te Secret der zweiten drahtlosen Vorrichtung an die erste drahtlose Vorrichtung.
  • In Schritt S260 sendet die erste drahtlose Vorrichtung eine (N + 1)-te Nachricht, die bedeutungsfrei ist, und einen Digest ihres (N + 2)-ten Secret, der zum Authentifizieren ihrer (N + 2)-ten Nachricht verwendet wird, zusammen mit einer (N + 2)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N + 2)-ten Nachricht enthält, an die zweite drahtlose Vorrichtung. Die (N + 1)-te Nachricht der ersten drahtlosen Vorrichtung ist bedeutungsfrei, da es an der zweiten drahtlosen Vorrichtung ist, eine Nachricht zu senden, die bedeutungsvoll ist. In Schritt S265 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung eine (N + 1)-te Nachricht, die bedeutungsvoll ist, und einen Digest ihres (N + 2)-ten Secret, der zum Authentifizieren ihrer (N + 2)-ten Nachricht verwendet wird, zusammen mit einer (N + 2)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N + 2)-ten Nachricht enthält, an die erste drahtlose Vorrichtung. Die zweite drahtlose Vorrichtung sendet aufgrund des Commitment, das in Schritt 240 gemacht ist, die Nachricht, die bedeutungsvoll ist, nachdem die zweite drahtlose Vorrichtung von der N-ten Nachricht der ersten drahtlosen Vorrichtung erfahren hat, die bedeutungsvoll war. In Schritt S270 erfolgt eine Bestimmung durch eine oder beide der ersten und zweiten drahtlosen Vorrichtung, ob die Kommunikation zu beenden ist. Wenn eine der ersten drahtlosen Vorrichtung oder der zweiten drahtlosen Vorrichtung bestimmt, die Kommunikation zu beenden, geht der Arbeitsablauf zu Schritt S320. Andernfalls geht der Arbeitsablauf zu Schritt S275 weiter.
  • In Schritt S275 sendet die erste drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 2)-ten Kommunikation der zweiten drahtlosen Vorrichtung und das (N + 2)-te Secret der ersten drahtlosen Vorrichtung an die zweite drahtlose Vorrichtung. Als nächstes sendet in Schritt S280 die zweite drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 2)-ten Kommunikation der ersten drahtlosen Vorrichtung und das (N + 2)-te Secret der zweiten drahtlosen Vorrichtung an die erste drahtlose Vorrichtung. In Schritt S285 sendet die erste drahtlose Vorrichtung eine (N + 2)-te Nachricht, die bedeutungsfrei ist, und einen Digest ihres (N + 3)-ten Secret, das verwendet werden wird, um ihre (N + 3)-te Nachricht zu authentifizieren, zusammen mit einer (N + 3)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N + 3)-ten Nachricht enthält, zu der zweiten drahtlosen Vorrichtung. Die (N + 2)-te Nachricht ist bedeutungsfrei, da in Schritt S260 die erste drahtlose Vorrichtung committed wurde, als die erste drahtlose Vorrichtung die (N – 1)-te Nachricht von der zweiten drahtlosen Vorrichtung, die bedeutungsvoll war, nicht empfangen hatte. Die erste drahtlose Vorrichtung kann jedoch zu der (N + 3)-ten Nachricht committen, die bedeutungsvoll ist, da die erste drahtlose Vorrichtung die (N + 1)-te Nachricht von der zweiten drahtlosen Vorrichtung hatte, die bedeutungsvoll war.
  • In Schritt S290 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung eine (N + 2)-te Nachricht, die bedeutungsfrei ist, und einen Digest ihres (N + 3)-ten Secret, das verwendet werden wird, um ihre (N + 3)-te Nachricht zu authentifizieren, zusammen mit einer (N + 3)-ten Kommunikation, die einen Digest der (N + 3)-ten Nachricht enthält, zu der ersten drahtlosen Vorrichtung. Die (N + 2)-te Nachricht ist bedeutungsfrei, da es an der ersten drahtlosen Vorrichtung ist, als nächstes zu „sprechen". Wiederum kann an diesem Punkt jede der drahtlosen Vorrichtungen die Kommunikation beenden. Dem gemäß erfolgt in dem Schritt S295 eine Bestimmung durch eine oder beide der ersten drahtlosen Vorrichtung und zweiten drahtlosen Vorrichtung, ob die Kommunikation zu beenden ist. Wenn eine der ersten drahtlosen Vorrichtung oder zweiten drahtlosen Vorrichtung bestimmt, die Kommunikation zu beenden, springt der Arbeitsablauf zu Schritt S320. Andernfalls geht der Arbeitsablauf zu Schritt S300 weiter.
  • In Schritt S300 sendet die erste drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 3)-ten Kommunikation der zweiten drahtlosen Vorrichtung und das (N + 3)-te Secret der ersten drahtlosen Vorrichtung an die zweite drahtlose Vorrichtung. In Schritt S305 sendet die zweite drahtlose Vorrichtung einen Digest der (N + 3)-ten Kommunikation der ersten drahtlosen Vorrichtung und das (N + 3)-te Secret der zweiten drahtlosen Vorrichtung an die erste drahtlose Vorrichtung. In Schrift S310 wird der Kontroller N um 4 inkrementiert. Der Arbeitsablauf geht dann zu Schritt S235 zurück. Im Gegensatz dazu endet in Schritt S320 der Arbeitsablauf des Verfahrens.
  • Es sollte erkannt werden, dass es Anwendungen gibt, für die keine wechselseitige Authentifizierung erforderlich ist. Eine Vorrichtung, die dazu entworfen ist, einen Service jedermann zur Verfügung zu stellen, braucht z. B. die Vorrichtung nicht zu authentifizieren, mit der sie kommuniziert, und kann somit die einzige sein, die Vorauthentifizierungsinformationen zu senden hat. Eine solche Vorrichtung kann z. B. eine passive Bake, wie z. B. eine Infrarot (IR)-Bake oder ein Radio Frequency Identification (RFID)-Tag, die Vorauthentifizierungsinformationen sendet, sein, die ausreichend sind, um eindeutig und sicher ihren aktiven Proxy im Funkraum zu identifizieren. Ein solcher Ansatz kann verwendet werden, um ein Sicherheits- und Authentifizierungsmittel Systemen hinzuzufügen, die solche Baken verwenden, um physikalischen Objekten eine „digitale Präsenz" zur Verfügung zu stellen.
  • Einige der location-limited Kanäle, die mit Bezug auf 4 beschrieben wurden, weisen Sendemöglichkeiten auf. Unter Verwendung der Sendemöglichkeiten können Protokolle konstruiert werden, die eine authentifizierte Gruppenkommunikation zur Verfügung stellen. Anwendungen können die Unterstützung von Netzspielen und -konferenzen und/oder Konferenzsoftware einschließen.
  • Audio ist ein Medium, das einen location-limited Sendekanal zur Verfügung stellen kann. Audio kann durch die Teilnehmer überwacht und verfolgt werden. Selbst wenn die Teilnehmer in dem Austausch nicht wissen, was in den Audio-Nachrichten transportiert wird, können sie die legitimen Gruppenmitglieder erkennen, die solche Audio-Nachrichten senden sollen. Audio kann in Tönen enthalten sein, die bereits von vielen Teilen von Software verwendet werden, um ein Feedback an die Teilnehmer zur Verfügung zu stellen. Z. B. spielen die meisten Telefonkonferenzeinrichtungen einen kurzen "Betritts-Ton", wann immer ein neuer Teilnehmer einem Gespräch beitritt. Solche Töne können dahingehend geändert werden, dass sie ebenso die Schlüsselinformationen des Teilnehmers enthalten. Da bereits bestimmte Kanäle, die dazu gedacht sind, Audio- und/oder Sprachinformationen zu transportieren, vorhanden sind, kann Audio als ein location-limited Kanal über das Telefonnetz verwendet werden.
  • Da die Verwendung der Kryptografie durch öffentliche Schlüssel auf location-limited Kanälen bedeutet, dass diese Austausche keine Geheimhaltung erfordern, und sie somit nicht gegenüber Abhören verletzlich sind, können die Sendeeigenschaften eines Audiokanals dazu verwendet werden, eine Gruppenkommunikation vorzuauthentifizieren. Jeder Teilnehmer an der Gruppenkommunikation sendet die Vorauthentifizierungsinformationen dieses Teilnehmers über den Audiokanal, der von allen anderen legitimen Teilnehmern gehört wird. Die Vorauthentifizierungsinformationen enthalten im allgemeinen ein Commitment für einen öffentlichen Schlüssel. Die Sendung wird ebenso von Angreifern gehört, aber dieses stellt für die Sicherheit des Protokolls kein Risiko dar, solange es diese Angreifer nicht auch schaffen, ihre eigenen Vorauthentifizierungsinformationen über den Audiokanal ohne Erfassung durch die anderen legitimen Teilnehmer, sei es durch Menschen oder durch Vorrichtungen, zu senden. Jeder Angrei fer, der so versucht, die Informationen des Angreifers zu senden, um eine aktive Attacke auf den location-limited Kanal zu starten, wird normalerweise durch die legitimen menschlichen oder Vorrichtungsteilnehmer erfasst, da es eine „Extra"-Sendung gibt. Z. B. gibt es in dem Fall von Audio eine Sendung von einem unerwarteten Ort.
  • Legitime Teilnehmer fahren mit bekannten oder späterhin entwickelten Gruppenschlüsselaustauschprotokollen fort, wobei jeder Teilnehmer einem oder mehreren Teilnehmern den Besitz des privaten Schlüssels dieses Teilnehmers entsprechend dem öffentlichen Schlüssel nachweist, zu dem durch den Teilnehmer auf dem location-limited Kanal committed wurde. Jeder Teilnehmer, der in der Lage ist, den Besitz des privaten Schlüssels entsprechend einem der öffentlichen Schlüssel nachzuweisen, zu dem so committed wurde, wird als ein authentifizierter Teilnehmer an der Gruppenkommunikation angesehen. Weiterhin kann das gewählte Schlüsselaustauschprotokoll ebenso darin resultieren, dass alle Teilnehmer eine Anzahl an zusätzlichen Schlüsseln teilen, die für das Verschlüsseln und/oder Authentifizieren einer weiteren Kommunikation zwischen den Teilnehmern der Gruppenkommunikation verwendet werden können.
  • Die 7–9 veranschaulichen beispielhafte Anordnungen für das Authentifizieren einer Kommunikation über ein Netzwerkmedium unter einer Gruppe von drahtlosen Vorrichtungen. Wie in 7 gezeigt, agiert einer der Teilnehmer als der Gruppenmanager 610. Der erste Teilnehmer, der Vorauthentifizierungsinformationen zu senden hat, wird der Gruppenmanager 610. Andernfalls wird ein zufälliger Teilnehmer als der Gruppenmanager gewählt. Der Gruppenmanager 610 sendet Vorauthentifizierungsinformationen, wie ein Commitment für einen öffentlichen Schlüssel oder seinen eigenen öffentlichen Schlüssel, während eines Vorauthentifizierungsstadiums an verschiedene legitime Teilnehmer 612, 614 und 616 über einen Broadcast-Location-Limited-Kanal. Wie in 7 gezeigt sind andere Parteien 622, 624 und 626 präsent und haben Zugang zu dem drahtlosen Netzwerk. Jeder Versuch, auf dem location-limited Kanal zu senden, resultiert in einer Detektion des Versuchs, da die legitimen Teilnehmer gewöhnlich in der Lage sind, sämtliche Übertragungen auf dem location-limited Kanal zu detektieren, und in der Lage sind, die Anzahl solcher Übertragungen mit der Anzahl der erwarteten Übertragungen, d. h. der Anzahl der legitimen Teilnehmer, zu vergleichen.
  • Wie in 8 gezeigt, antwortet jeder Teilnehmer 612, 614 und 616 auf die vorauthentifizierten Sendeinformationen von dem Gruppenmanager 610 dadurch, dass jeder des Teilnehmers eigene Vorauthentifizierungsinformationen sendet, von denen jede ein Commitment für des Teilnehmers eigenen öffentlichen Schlüssel enthält. Diese Sendungen werden sowohl von dem Gruppenmanager 610 als auch den anderen legitimen Teilnehmern 612, 614 und 616 empfangen. Nach dem Senden der Vorauthentifizierungsinformationen dieses Teilnehmers baut in Folge jeder Teilnehmer 612, 614 und 616 eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu dem Gruppenmanager 610 z. B. unter Verwendung der Adresse auf, die von dem Gruppenmanager 610 als Teil der Vorauthentifizierungsinformationen des Gruppenmanager zur Verfügung gestellt werden. Jeder Teilnehmer 612, 614 und 616 verbindet sich mit dem Gruppenmanager 610 in einem Punkt-zu-Punkt-Schlüsselaustauschprotokoll, wie z. B. Socket Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS). Durch das Verwenden des Protokolls übergibt der Gruppenmanager 610 jedem der Teilnehmer 612, 614 und 616 eine Kopie eines geteilten Gruppenverschlüsselungsschlüssels oder geteilter Gruppenverschlüsselungsschlüssel. Diese Schlüssel werden verwendet, um die weitere Kommunikation zwischen sämtlichen der Teilnehmer, einschließlich des Gruppenmanagers 610 und der anderen Teilnehmer 62, 614 und 616, zu verschlüsseln und zu authentifizieren.
  • Da die Parteien 622, 624 und 626 ihre Vorauthentifizierungsinformationen nicht auf dem location-limited Kanal senden, erkennt der Gruppenmanager die Parteien 622, 624 und 626 nicht als legitime Teilnehmer an der Gruppenkommunikation. Die Parteien 622, 624 und 626 sind daher nicht in der Lage, erfolgreich auf der drahtlosen Hauptverbindung Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu dem Gruppenmanager 610 aufzubauen. Dieses resultiert darin, dass die Parteien 622, 624 und 626 den geteilten Gruppenschlüssel nicht empfangen, der es ihnen erlauben würde, Gruppenkommunikationen zwischen den legitimen Teilnehmern, einschließlich des Gruppenmanagers 610 und aller anderen Teilnehmer 62, 614 und 616, zu entschlüsseln.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine erste beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein Netzwerkmedium innerhalb einer Gruppen von drahtlosen Vorrichtungen darstellt. Der Arbeitsablauf startet bei Schritt S400, um zu S410 zu gehen, an dem ein Gruppenmanager für Teilnehmer der Gruppe ausgewählt wird. In Schritt S420 sendet der Gruppenmanager seine Vorauthentifizierungsinformationen über einen location-limited Kanal an die Teilnehmer der Gruppe. Die Vorauthentifizierungsinformationen können gemäß einer Ausführungs form einen Digest eines öffentlichen Schlüssels des Gruppenmanagers darstellen. In Schritt S430 antwortet jeder Teilnehmer, der die Vorauthentifizierungsinformationen erhält, durch Senden seiner Vorauthentifizierungsinformationen an den Gruppenmanager und die anderen Teilnehmer. Der Austausch der Vorauthentifizierungsinformationen zwischen den Teilnehmern einschließlich des Gruppenmanagers tritt als eine Sendung über den location-limited Kanal auf. Gemäß einer Ausführungsform stellen die Vorauthentifizierungsinformationen eines Teilnehmers einen Digest eines öffentlichen Schlüssels dieses Teilnehmers dar.
  • In Schritt S440 führen der Gruppenmanager und jeder der Teilnehmer einen Punkt-zu-Punkt-Schlüsselaustausch unter Verwendung der öffentlichen Schlüssel entsprechend dem Digest des öffentlichen Schlüssels, der während des Vorauthentifizierungsstadiums empfangen wurde, z. B. unter Verwendung eines jeden möglichen bekannten oder späterhin entwickelten Schlüsselaustauschprotokolls, über die drahtlose Verbindung aus. Ein solches Protokoll wird ebenso einen verschlüsselten und authentifizierten Punkt-zu-Punkt-Kanal zwischen dem Gruppenmanager und den gegenwärtigen Teilnehmern der Gruppe herstellen. In Schritt S450 kann der Gruppenmanager eine Kopie des Gruppenschlüssels, der als ein geteilter Sitzungsschlüssel zu verwenden ist, über die drahtlose Verbindung an jeden Teilnehmer verteilen. In Schritt 460 wird der Arbeitsablauf des Authentifizierungsverfahrens beendet, wodurch eine sichere Kommunikation unter den Teilnehmern der Gruppe einschließlich des Gruppenmanagers ermöglicht wird.
  • In einer zentral verwalteten Gruppe mag das Verwalten des Hinzukommens und Fortgehens von Teilnehmern relativ leicht sein. Ein hinzukommender Teilnehmer kann eines von den Zwei-Parteien-Protokollen mit dem Gruppenmanager 610 verwenden, die oben diskutiert worden sind, um sich zu authentifizieren und den Gruppenschlüssel über eine abgesicherte drahtlose Verbindung zu erhalten. Wenn ein Teilnehmer eine Gruppe verlässt, kann der Gruppenmanager 610 einen neuen Gruppenschlüssel an alle verbleibenden Teilnehmer über die drahtlose Verbindung verteilen. Dieses kann erfolgen, weil der Gruppenmanager 610 geteilte geheime Schlüssel mit jedem individuellen Teilnehmer der Gruppe während des Punkt-zu-Punkt-Schlüsselaustauschs etabliert hat.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes Verfahren zur Authentifizierung einer Kommunikation über ein Netzwerkmedium innerhalb einer Gruppen von drahtlosen Vorrichtungen darstellt. Das in 11 dargestellte Verfahren ermöglicht es allen Teilnehmern, gleichermaßen bei der Erzeugung des Schlüssels mitzuwirken, und somit kann allen Teilnehmern gleichermaßen vertraut werden.
  • Der Arbeitsablauf beginnt in Schritt S500 und geht zu Schritt S510 weiter, an dem jeder Teilnehmer seine Vorauthentifizierungsinformationen, wie ein Commitment an einen öffentlichen Diffie-Hellman-Wert, an die Teilnehmer der Gruppe sendet, die einen Broadcast-Location-Limited-Kanal verwenden. In Schritt S520 fährt jeder Teilnehmer mit einem ausgewählten Gruppenschlüsselaustauschprotokoll fort, wobei die Teilnehmer ihre vollständigen öffentlichen Diffie-Hellman-Werte über ein drahtloses Netzwerk präsentieren. Das Gruppenschlüsselaustauschprotokoll kann ein modifizierter Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch unter den Teilnehmern der Gruppe sein, welcher es allen Teilnehmern ermöglicht, an der Erzeugung des von der Gruppe geteilten geheimen Schlüssels teilzunehmen.
  • Wie in dem standardmäßigen Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch sind die Teilnehmer der Gruppe, während ein Secret etabliert werden mag, Fremde. Somit nehmen diese Protokolle basierend auf einem erweiterten Diffie-Hellman an, dass alle Teilnehmer an einer geteilten Öffentlicher-Schlüssel-Infrastruktur teilnehmen oder zuvor ausgetauschte öffentliche Schlüssel besitzen.
  • Da Vorauthentifizierungsinformationen, die über die location-limited-Kanäle ausgetauscht werden, es den Teilnehmern ermöglichen, einander zu authentifizieren, ist diese Annahme nicht länger notwendig. Die Verwendung eines Broadcast-Location-Limited-Kanals ermöglicht es allen Teilnehmern der Gruppe, öffentlich zu ihren öffentlichen Schlüsseln zu einem oder mehreren Teilnehmern der Gruppe zu committen. In Schritt S530 können die Teilnehmer sodann mit dem ausgewählten Gruppenschlüsselaustauschprotokoll über die drahtlose Verbindung fortfahren und z. B. die präsentierten vollständigen öffentlichen Diffie-Hellman-Werte verwenden, um einen Gruppenschlüssel herzuleiten. Der Arbeitsablauf geht dann zu Schritt S540 weiter, an dem der Arbeitsablauf des Authentifizierungsverfahrens beendet wird, wodurch es ermöglicht wird, dass eine sichere Kommunikation erfolgt.
  • Ein Teilnehmer, der hinzukommt, nachdem eine Sitzung begonnen hat, kann das Schlüssel-Commitment dieses Teilnehmers über den location-limited Kanal zu dem Rest der Teilnehmer der Gruppe senden, wenn der Teilnehmer hinzukommt. Ein zufäl lig ausgewählter gegenwärtiger Teilnehmer kann antworten, wodurch eine wechselseitige Authentifizierung zur Verfügung gestellt wird. Das ausgewählte Gruppenschlüsselaustauschprotokoll wird verwendet, um die Details des Aktualisierens des geteilten Gruppenschlüssels für diese neuen Teilnehmer zu handhaben oder Schlüssel von sich entfernenden Teilnehmern zu widerrufen.

Claims (7)

  1. Ein Verfahren zum Absichern einer Kommunikation über eine primäre Verbindung eines Netzwerkmediums zwischen zumindest zwei drahtlosen Vorrichtungen (310, 320), die eine ganze Gruppe von drahtlosen Vorrichtungen oder einen Teil davon bilden, umfassend: Bestimmen (S410) zumindest einer Vorrichtung der Gruppe zum Gruppenmanager; Austauschen (S420) von öffentlichen vorauthentifizierten Informationen zwischen dem Gruppenmanager und anderen Vorrichtungen der Gruppe unter Verwendung eines Broadcast-Location-Limited-Kanals; und Verwenden der ausgetauschten öffentlichen vorauthentifizierten Informationen, die von dem Gruppenmanager abgesichert werden, und von geheimen Informationen, die in jeder der anderen Vorrichtungen gespeichert sind, um die Kommunikation zwischen dem Gruppenmanager und jeder der anderen Vorrichtungen über die primäre Verbindung des Netzwerkmediums zu authentifizieren; wobei, wenn eine Vorrichtung die Gruppe der Vorrichtungen verlässt, das Verfahren weiterhin umfasst: Annullieren der ausgetauschten öffentlichen vorauthentifizierten Informationen des Gruppenmanagers bezüglich verbleibender der anderen Vorrichtungen der Gruppe; Verteilen (S420) neuer öffentlicher vorauthentifizierter Informationen durch den Gruppenmanager über den Broadcast-Location-Limited-Kanal an die verbleibenden Vorrichtungen in der Gruppe; Verwenden der verteilten neuen öffentlichen vorauthentifizierten Informationen durch den Gruppenmanager und von geheimen Informationen, die in jeder der verbleibenden Vorrichtungen der Gruppe gespeichert sind, um die Kommunikati on zwischen dem Gruppenmanager und jeder der verbleibenden Vorrichtungen der Gruppe über die primäre Verbindung des Netzwerkmediums zu authentifizieren.
  2. Das Verfahren von Anspruch 1, in dem das Übertragen der öffentlichen vorauthentifizierten Informationen über einen Location-Limited-Kanal einschließt: Senden (S110) eines Commitment, das zumindest ein Commitment für ein erstes Secret und ein Commitment für eine bedeutungsvolle Nachricht enthält, von der ersten Vorrichtung an die zweite Vorrichtung; Antworten (S120) auf das Commitment von der ersten Vorrichtung durch Senden eines Commitment, das zumindest ein Commitment für ein zweites Secret und ein Commitment für eine bedeutungsfreie Nachricht enthält, von der zweiten Vorrichtung an die erste Vorrichtung; Bestätigen des Empfangs des Commitment der zweiten Vorrichtung durch die erste Vorrichtung; und Bestätigen des Empfangs des Commitment der ersten Vorrichtung durch die zweite Vorrichtung.
  3. Das Verfahren von Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin das Verwenden des Netzwerkmediums zum Verteilen (S450) von Gruppenschlüsselinformationen von dem Gruppenmanager an die anderen Vorrichtungen in der Gruppe umfassend.
  4. Das Verfahren von einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: Empfangen einer neuen Vorrichtung in der Gruppe von Vorrichtungen; Austauschen öffentlicher vorauthentifizierter Informationen zwischen dem Gruppenmanager und der neuen Vorrichtung unter Verwendung des Broadcast-Location-Limited-Kanals; und Verwenden der ausgetauschten öffentlichen vorauthentifizierten Informationen, die von dem Gruppenmanager abgesichert werden, und der neuen Vorrichtung, um die Kommunikation über das Netzwerkmedium zwischen dem Gruppenmanager, der Gruppe von Vorrichtungen und der neuen Vorrichtung zu authentifizieren.
  5. Das Verfahren von einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin das Verwenden des Netzwerkmediums zum Verteilen von neuen Gruppenschlüsselinformationen von dem Gruppenmanager an die verbleibenden der Vorrichtungen der Gruppe umfassend.
  6. Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem ein Infrarot- oder Audio-Kanal als der Location-Limited-Kanal (330) verwendet wird.
  7. Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Übertragen von öffentlichen vorauthentifizierten Informationen das Senden eines Digest eines Authentifizierers von einer Vorrichtung zu einer anderen Vorrichtung einschließt, wobei der Digest des Authentifizierers eines von einem öffentlichen Schlüssel, einem Digest des öffentlichen Schlüssels und einem Digest eines Secret einschließt.
DE60317123T 2002-02-06 2003-02-04 Verfahren zur Sicherung von Kommunikation über ein Netzwerk Expired - Lifetime DE60317123T2 (de)

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US10/066,699 US20030149874A1 (en) 2002-02-06 2002-02-06 Systems and methods for authenticating communications in a network medium

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DE60317123D1 DE60317123D1 (de) 2007-12-13
DE60317123T2 true DE60317123T2 (de) 2008-08-14

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