TW201417551A - 對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法 - Google Patents

對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法 Download PDF

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Abstract

一種對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法。首先，讓客戶端在註冊時，使客戶端與伺服端同時取得初始認證資訊，客戶端依據初始認證資訊產生一第一一次性認證訊息、一會議金鑰及一待用身份識別碼，並傳送至伺服端，使伺服端進行動態認證程序。其中，伺服端係比對客戶端之初始認證資訊及會議金鑰以確認客戶端身份，再依據第一一次性認證訊息更新伺服端的初始認證資訊，使伺服端與客戶端為相同的第一一次性認證訊息，再依據第一一次性認證訊息及初始認證資訊，產生包括待用身份識別碼之一第二一次性認證訊息。

Description

對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法
本發明是有關於一種資訊安全認證系統，且特別是有關於一種對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法。
隨著電腦、網路及各種無線手持式資訊設備的普及，人與人之間的許多資訊交換過程亦逐漸透過電腦及網路達成。然而，為了確保進行資訊交換過程中，對於雙方彼此的信賴度及資訊於網路中傳遞的保密性，故尚設置有一第三方認證機構(3rd party certification authority)。雙方皆於認證機構獲得授權之認證，並取得加解密用之公鑰及私鑰後，即可對於雙方彼此間傳遞之資訊進行加解密。當認證機構遭受入侵時，於認證機構記錄之認證資料亦將外洩，引起大量資訊外流而被惡意使用。且雙方於認證機構取得之加解密金鑰係為固定，當傳遞之資訊遭受側錄並透過暴力攻擊法(brute force attack)破解或是對鑰演算法被破解時，傳遞之資訊將不再具備任何保密性。
又，習用之資訊傳遞系統中，皆設置有自動要求重送(Automatic Repeat request)之容錯機制。亦即於接收端收到錯誤之傳遞資訊時，將發送一要求重送訊息至發送 端，直到接收端收到正確之傳遞資訊為止。此方式將對網路造成負擔，同時亦可能浪費許多時間。
本發明提供一種對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法，特別是一種可追溯前次認證及預先產生下一次身份認證碼之對稱式動態認證與金鑰交換系統及其方法。
本發明提出一種對稱式動態認證與金鑰交換系統，包括一客戶端及一伺服端。客戶端取得一初始認證資訊以產生一第一一次性認證訊息、一會議金鑰及一待用身份識別碼。伺服端與客戶端同時取得初始認證資訊後，透過一網路連接客戶端，取得客戶端之初始認證資訊、會議金鑰、第一一次性認證訊息及待用身份識別碼，以進行一動態認證程序；其中，伺服端係比對客戶端之初始認證資訊及會議金鑰以確認客戶端身份，再依據第一一次性認證訊息，以更新伺服端之初始認證資訊，使伺服端具有與客戶端相同之第一一次性認證訊息，並使伺服端依據第一一次性認證訊息及初始認證資訊，產生包括待用身份識別碼之一第二一次性認證訊息。
在本發明之一實施例中，上述之客戶端更包括一客戶端儲存模組、一客戶端金鑰產生模組及一客戶端通訊模組，客戶端儲存模組係儲存初始認證資訊所包含之一初始身份識別碼及一初始金鑰，客戶端金鑰產生模組依據初始 身份識別碼以產生第一一次性認證訊息、會議金鑰及待用身份識別碼，並使客戶端通訊模組透過網路傳送至伺服端。第一一次性認證訊息是客戶端金鑰產生模組，依據初始認證資訊透過一認證機制而產生，而初始身份識別碼及初始金鑰以暫存形式儲存於客戶端儲存模組。
在本發明之一實施例中，上述之待用身份識別碼是指客戶端於每一次的認證中，所預先產生下一階段的身份識別碼，並依此作為下一階段的身份識別依據。
在本發明之一實施例中，上述之伺服端更包括一伺服端儲存模組、一伺服端認證模組及一伺服端通訊模組，伺服端儲存模組係儲存初始認證資訊所包含之一初始身份識別碼及一初始金鑰，伺服端認證模組係依據會議金鑰及伺服端儲存模組所儲存之初始認證資訊以確認客戶端身份，並依據第一一次性認證訊息及初始認證資訊，產生一第二一次性認證訊息，以透過伺服端通訊模組傳送至客戶端。
在本發明之一實施例中，更包括一服務端，服務端係於客戶端提出一認證請求時，將初始認證資訊同時傳送至客戶端與伺服端。
本發明提出一種對稱式動態認證與金鑰交換方法，包括下列步驟：首先，使一客戶端及一伺服端同時取得一初始認證資訊，依據初始認證資訊，使客戶端產生一第一一次性認證訊息、一會議金鑰及一待用身份識別碼。再透過一網路使客戶端連接伺服端，藉此使伺服端取得客戶端之 初始認證資訊、會議金鑰、第一一次性認證訊息及待用身份識別碼，以比對客戶端之初始認證資訊及會議金鑰以確認客戶端身份，並依據第一一次性認證訊息，以更新伺服端之初始認證資訊，最後，使伺服端依據第一一次性認證訊息及初始認證資訊，產生一包括待用身份識別碼之第二一次性認證訊息。
在本發明之一實施例中，更包括取得一初始認證資訊之步驟，此步驟為：先建立伺服端與一服務端之通訊管道，再由客戶端向服務端提出一認證請求，最後，將初始認證資訊同時傳送至客戶端與伺服端。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請同時參閱圖1、圖2及圖3，圖1本發明之對稱式動態認證與金鑰交換系統方塊圖。圖2是圖1中客戶端及伺服端連結關係示意圖。圖3是圖1之服務端、客戶端及伺服端的結構示意圖。
在圖1中，其主要細部流程圖為圖5，請參照圖5之步驟，對稱式動態認證與金鑰交換系統包括一客戶端100、一伺服端200及一服務端300，伺服端200及服務端300需建立具高安全性的一通訊管道400(步驟S510)。服務端300係於客戶端100提出一認證請求101(步驟S520)時， 服務端300透過服務端認證模組310傳送所產生之初始認證資訊301(步驟S530)，其中初始認證資訊301包括一初始身份識別碼及一初始金鑰。
在圖2中其主要細部流程圖為圖4，請參照圖4之步驟，續圖1客戶端100及伺服端200同時取得來自服務端300的初始認證資訊301(步驟S410)。客戶端100包括一客戶端儲存模組110、一客戶端金鑰產生模組120及一客戶端通訊模組130，客戶端儲存模組110係儲存初始認證資訊301所包含之初始身份識別碼及初始金鑰，客戶端金鑰產生模組120依據初始身份識別碼以產生一客戶端認證資料封包102，此客戶端認證資料封包102包括一第一一次性認證訊息、會議金鑰及待用身份識別碼(步驟S420)。
並將客戶端認證資料封包102藉由客戶端通訊模組130透過網路傳送至伺服端200(步驟S430)。其中，第一一次性認證訊息是客戶端金鑰產生模組120，依據初始認證資訊301透過一認證機制而產生，值得一提的是初始身份識別碼及初始金鑰是以暫存形式儲存於客戶端儲存模組110。
其中，當客戶端100未完成認證或認證失敗時，則客戶端儲存模組110保留舊有的身份識別碼及金鑰。一次性金鑰認證訊息(one-time temporary key authentication information)，其目的為了讓伺服端確認客戶端是否正確擁有以下的值：一次性金鑰(TK)、保護本次認證通訊所使 用的加密金鑰(delta)及新的一次性金鑰的亂數值(delta')。身份認證訊息(identity authentication information)，是為了讓伺服端可以認證客戶端的身份
伺服端200包括一伺服端儲存模組210、一伺服端認證模組220及一伺服端通訊模組230，伺服端儲存模組210係儲存初始認證資訊301所包含之初始身份識別碼及初始金鑰，伺服端認證模組220係取得客戶端認證資料封包102(步驟S440)，再依據客戶端認證資料封包102中的會議金鑰及伺服端儲存模組210所儲存之初始認證資訊301以確認客戶端100身份(步驟S450)，並依據客戶端認證資料封包102內的第一一次性認證訊息及初始認證資訊，以更新伺服端200之初始認證資訊301(步驟S460)，使伺服端200具有與客戶端100相同之第一一次性認證訊息，並使伺服端200依據第一一次性認證訊息及初始認證資訊，產生包括待用身份識別碼及第二一次性認證訊息之伺服端認證資料封包201(步驟S470)。
在註冊時會在客戶端100以及伺服端200分別存入金鑰(TK)以及身份識別碼(TID)，在完成一次成功的認證後，身份識別碼(TID)以及金鑰(TK)值就會被更新。在認證當中，要更新身份識別碼(TID)以及金鑰(TK)值之前，協定會將這兩個值存入暫時性的變數暫存性金鑰(pTK)以及暫存性身份認證碼(pTID)，以確保在認證未完成或被中斷的狀況時(另一方可能沒有更新金鑰(TK)及 身份識別碼(TID)，也可以在新一回合認證利用暫存性金鑰(pTK)以及暫存性身份認證碼(pTID)產生的C0'來繼續完成認證。因此，這邊的存入是指將金鑰(TK)以及身份識別碼(TID)存在暫存性金鑰(pTK)以及暫存性身份認證碼(pTID)這兩個變數，當客戶端100收到認證訊息並完成驗證時，就會將暫存性金鑰(pTK)以及暫存性身份認證碼(pTID)這兩個值做清空的動作了。
綜上所述，在本發明中，服務端跟伺服器端兩方也會建立一個安全通道來傳送訊息，因此服務端主要是做認證訊息的轉送，在客戶端以及伺服器端完成認證的同時，伺服器端也會將產生會議金鑰所需的值透過安全通道傳送給服務端。讓認證完成後，客戶端也能跟服務端透過會議金要來做通訊訊息的加密。
雖然本發明以前述實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。
100‧‧‧客戶端
101‧‧‧認證請求
102‧‧‧客戶端認證資料封包
110‧‧‧客戶端儲存模組
120‧‧‧客戶端金鑰產生模組
130‧‧‧客戶端通訊模組
200‧‧‧伺服端
201‧‧‧伺服端認證資料封包
210‧‧‧伺服端儲存模組
220‧‧‧伺服端認證模組
230‧‧‧伺服端通訊模組
300‧‧‧服務端
301‧‧‧初始認證資訊
310‧‧‧服務端認證模組
400‧‧‧通訊管道
S410~S470‧‧‧步驟流程
S510~S530‧‧‧步驟流程
圖1 是本發明之對稱式動態認證與金鑰交換系統方塊圖。
圖2 是圖1中客戶端及伺服端連結關係示意圖。
圖3 是圖1之服務端、客戶端及伺服端的結構示意圖。
圖4 是本發明之對稱式動態認證與金鑰交換方法流程圖。
圖5 是本發明之取得初始認證資訊的方法流程圖。
S410~S470‧‧‧步驟流程

Claims (9)

  1. 一種對稱式動態認證與金鑰交換系統，包括：一客戶端，係取得一初始認證資訊以產生一第一一次性認證訊息、一會議金鑰及一待用身份識別碼；以及一伺服端，係與該客戶端同時取得該初始認證資訊後，透過一網路連接該客戶端，取得該客戶端之該初始認證資訊、該會議金鑰、該第一一次性認證訊息及該待用身份識別碼，以進行一動態認證程序；其中，該伺服端係比對該客戶端之該初始認證資訊及該會議金鑰以確認該客戶端身份，再依據該第一一次性認證訊息，以更新該伺服端之該初始認證資訊，使該伺服端具有與該客戶端相同之該第一一次性認證訊息，並使該伺服端依據該第一一次性認證訊息及該初始認證資訊，產生包括該待用身份識別碼之一第二一次性認證訊息。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，其中該客戶端更包括一客戶端儲存模組、一客戶端金鑰產生模組及一客戶端通訊模組，該客戶端儲存模組係儲存該初始認證資訊所包含之一初始身份識別碼及一初始金鑰，該客戶端金鑰產生模組依據該初始身份識別碼以產生該第一一次性認證訊息、該會議金鑰 及該待用身份識別碼，並使該客戶端通訊模組透過該網路傳送至該伺服端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，其中該第一一次性認證訊息是該客戶端金鑰產生模組，依據該初始認證資訊透過一認證機制而產生。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，其中該初始身份識別碼及該初始金鑰以暫存形式儲存於該客戶端儲存模組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，其中該伺服端更包括一伺服端儲存模組、一伺服端認證模組及一伺服端通訊模組，該伺服端儲存模組係儲存該初始認證資訊所包含之一初始身份識別碼及一初始金鑰，該伺服端認證模組係依據該會議金鑰及該伺服端儲存模組所儲存之該初始認證資訊以確認該客戶端身份，並依據該第一一次性認證訊息及該初始認證資訊，產生一第二一次性認證訊息，以透過該伺服端通訊模組傳送至該客戶端。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，更包括一服務端，該服務端係於該客戶端提出一認證請求時，將該初始認證資訊同時傳送至該客戶端與該伺服端。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式動態認證與金鑰交換系統，其中該待用身份識別碼是指該客戶端於每一次的認證中，所預先產生下一階段的身份識別碼，並依此作為下一階段的身份識別依據。
  8. 一種對稱式動態認證與金鑰交換方法，包括下列步驟：使一客戶端及一伺服端同時取得一初始認證資訊；依據該初始認證資訊，使該客戶端產生一第一一次性認證訊息、一會議金鑰及一待用身份識別碼；透過一網路使該客戶端連接該伺服端；使該伺服端取得該客戶端之該初始認證資訊、該會議金鑰、該第一一次性認證訊息及該待用身份識別碼；比對該客戶端之該初始認證資訊及該會議金鑰以確認該客戶端身份；依據該第一一次性認證訊息，以更新該伺服端之該初始認證資訊；以及使該伺服端依據該第一一次性認證訊息及該初始認證資訊，產生一包括該待用身份識別碼之第二一次性認證訊息。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之對稱式動態認證與金鑰交換方法，其中使一客戶端及一伺服端同時取得一初始認證資訊之該步驟中，包括：建立該伺服端與一服務端之通訊管道； 由該客戶端向該服務端提出一認證請求；以及將該初始認證資訊同時傳送至該客戶端與該伺服端。
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