密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析（英文版） [Cryptographic Proto-col:Security Analysics Based on Trusted Freshness] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董玲，陳剋非 著

圖書標籤:

• Cryptography
• Security Protocols
• Trusted Freshness
• Security Analysis
• Formal Verification
• Information Security
• Network Security
• Protocol Design
• Computational Security
• Applied Cryptography

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040313314

版次：1

商品編碼：10867858

包裝：精裝

外文名稱：Cryptographic Proto-col:Security Analysics Based on Trusted Freshness

開本：16開

齣版時間：2011-10-01

頁數：373

正文語種：英文

內容簡介

《密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析（英文版）》主要介紹如何利用係統工程思想和可信任新鮮性的方法，分析和設計密碼通信協議。作者基於可信任的新鮮性標識符概念，提齣瞭一個新穎的新鮮性原則。該原則指齣瞭一種有效的、易用的密碼協議安全性分析方法。使用這種分析方法，可以有效檢驗協議在實際應用中能否滿足安全需要。此外，書中給齣大量的分析實0例，詳細說明如何基於概率定義安全性，如何將安全指標定量化，如何針對具體的協議尋找漏洞，如何自動實現協議漏洞的查找，等等。
《密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析（英文版）》總結瞭作者近年來的研究成果，這些成果的有效性和易用性對從事通信協議安全性研究的人員，特彆是工程技術人員，具有很好的參考和實用價值。董玲網絡係統建設和信息安全領域高級工程師，上海交通大學密碼與信息安全實驗室兼職教授、研究興趣是信息安全和應用密碼學，特彆是實際應用的密碼通信協議和密碼係統的安全性分析。陳剋非上海交通大學計算機科學與工程係教授，長期從事密碼與信息安全理論研究。主要研究興趣是序列密碼、可證明安全、密碼協議分析、數據安全。近年來承擔多項國傢自然科學基金、國傢高技術研究發展計劃（863計劃），發錶學術論文150多篇，編輯齣版學術著作7部。

目錄

l Introduction of Cryptographic Protocols
1.1 Information security and cryptography
1.2 Classes of cryptographic protocols
1.2.1 Authentication protocol
1.2.2 Kev establishment protocol
1.2.3 Electronic commerce protocol
1.2.4 Secure multi-party protocol
1.3 Security of cryptographic protocols
1.4 Motivations of this book
References

2 Background of Cryptographic Protocols
2.1 Preliminaries
2.1.1 Functions
2.1.2 Terminology
2.2 Cryptographic primitives
2.2.1 Cryptology
2.2.2 Symmetric-key encryption
2.2.3 Public-key encryption
2.2.4 Digital signatures
2.2.5 Hash Functions
2.2.6 Message authentication
2.3 Cryptographic protocols
2.3.1 Secure channel
2.3.2 Principals
2.3.3 Time-variant parameters
2.3.4 Challenge and response
2.3.5 Other classes of cryptographic protocols
2.4 Security of cryptographic protoco
2.4.1 Attacks on primitives
2.4.2 Attacks on protocols
2.4.3 Security of protocols
2.4.4 Analysis methods for protocol security
2.5 Communication threat model
2.5.1 Dolev-Yao threat model
2.5.2 Assumptions ofprotoc01 environment
2.5.3 Expressions of cryptographic protocols
References

3 Engineering Principles for Security Design of Protocols
3.1 Introduction of engineering principles
3.1.1 Prudent engineering principles
3.1.2 Cryptographic protocol engineering principles
3.2 Protocol engineering requirement analysis
3.2.1 Security requirement analysis
3.2.2 Plailltext analysis
3.2.3 Application environment analysis
3.2.4 Attack model and adversary abilities analysis
3.2.5 Cryptographic service requirement analysis
3.3 Detailed protocol design
3.3.1 Liveness of the principal’S identity
3.3.2 neshness and association of time-variant parameter
3.3.3 Data integrity protection of message
3.3.4 Stepwise refinement
3.4 Provable security References.

4 Informal Analysis Schemes of Cryptographic Protocols
4.1 The security of cryptographic protocols
4.1.1 Authenticity and confidentiality under computational model
4.1.2 Security definitions
4.2 Security mechanism based on trusted freshenss
4.2.1 Notions
4.2.2 Freshness principle
4.2.3 Security of authentication protoc01
4.2.4 Manual analysis based on trusted freshness
4.2.5 Application of security analysis based on trusted freshness
4.3 Analysis of classic attacks
4.3.1 Man in the middle attack
4.3.2 Source-substitution attack
……
5 Security Analysis of Real World Protocols
6 Guarantee of Cryptographic Protocol Security
7 Formalism of Protocol Security Analysis
8 Design of Cryptographic Protocols Based on Trusted
9 Automated Analysis of Cryptographic Protocols
Index

精彩書摘

Over the ages，information was typically stored and transmitted on paper，whereas much of it now resides on magnetic media and iS transmitted via computer networks.As we all know.it iS much easier to copy and alterinformation stored and transmitted electronically than that on paper.Infor-mation security intends to provide security services for information in digitalform·Information security objectives include confidentiality，data integrity，authentication，non-repudiation，access control，availability，fairness and SO on·Computer and network security research and development foCUS on thefirst four general security services，from which other security services，such as access control，and fairness can be derived[蔔引.Many terms and COnceptsin this book are from Ref_[1]which is well addressed.For strict 0r inquisitive readers，please refer to book 11 for detailed information.一Confidentiality is a service used to keep the content of information from aU but those authorized to have it.That is，the information in a computer systern or transmitted information cannot be comprehended by unau- thorized parties·Secrecy IS a term synonymous with confidentiality and privacy.
……

《密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析》 導言：數字世界的基石與挑戰 在當今高度互聯的數字時代，信息安全已不再是可選項，而是必需品。從電子商務的交易安全到國傢安全的通信保密，再到個人隱私的保護，都離不開強大的密碼協議的支持。密碼協議是指導信息係統如何安全地交換信息、認證身份、保護數據完整性和保密性的一係列規則和步驟。它們如同數字世界的基石，支撐著我們日常生活的方方麵麵。 然而，數字世界的復雜性和演進速度，為密碼協議的設計和分析帶來瞭前所未有的挑戰。攻擊者不斷尋求新的漏洞，利用係統設計中的細微缺陷，或結閤社會工程學手段，來破壞協議的安全性。傳統的安全分析方法，雖然在一定程度上有效，但在麵對不斷湧現的新型攻擊模式和日益復雜的協議設計時，往往顯得力不從心。 一個尤其值得關注的安全維度是“新鮮性”（freshness）。在許多通信場景中，確保消息的“新鮮性”至關重要，即接收者能夠確信收到的消息是當前有效的，而不是一個已被截獲並重放的舊消息。如果攻擊者能夠重放舊的、已過期的消息，他們就可能進行諸如拒絕服務攻擊、欺騙身份、或甚至冒充閤法用戶執行敏感操作等惡意行為。因此，如何在協議設計中有效且可靠地處理和驗證消息的新鮮性，成為保障整體安全性的關鍵環節。 本書的定位與貢獻 《密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析》正是為應對這一挑戰而生。本書深入探討瞭密碼協議的安全分析，並特彆聚焦於“可信任新鮮性”（trusted freshness）這一核心概念。我們並非旨在羅列各種已有的密碼協議，也不是簡單地介紹加密算法的原理。相反，本書的核心在於揭示如何從根本上理解和構建能夠抵禦各種攻擊，尤其是那些利用過時或重放消息的攻擊，的密碼協議。 我們認識到，在設計和評估密碼協議時，常常會引入一些隱含的假設，其中很多都與“新鮮性”有關。這些假設可能是關於通信信道、時間同步、參與方的行為模式，甚至是底層硬件的可靠性。當這些假設未能得到滿足，或者被攻擊者成功規避時，協議的安全性就會受到威脅。因此，本書認為，對“可信任新鮮性”的深入理解和嚴格驗證，是構建健壯安全協議的必由之路。 本書將帶領讀者超越錶麵上的加密和解密操作，深入到協議的邏輯流程和交互過程中。我們將分析在不同攻擊模型下，新鮮性是如何被破壞的，以及有哪些機製可以用來檢測和防禦這些破壞。這不僅僅是對現有協議的審查，更是一種構建未來安全協議的理論指導和實踐框架。 核心概念：可信任新鮮性 “新鮮性”不僅僅是關於時間戳或序列號的簡單計數。它涉及到對信息有效性的可靠確認，確保其來自閤信的來源，並且是在預期的、閤法的上下文中被發送的。本書將“可信任新鮮性”定義為一種能夠被協議參與方（在特定安全模型下）可靠地驗證的信息屬性，該屬性錶明該信息是最近生成且未被濫用的。 理解可信任新鮮性，需要我們審視以下幾個關鍵方麵： 時間與順序： 在分布式係統中，精確的時間同步往往難以實現。因此，依賴於嚴格時間順序的機製可能脆弱。本書將探討如何構建在一定時間不確定性下仍然安全的機製。 唯一性與不可重放性： 如何確保每一條消息都是唯一的，並且不會被攻擊者重用？這涉及到生成唯一標識符、隨機數、以及各種形式的“一次性”證明。 挑戰-響應機製： 許多協議利用挑戰-響應機製來確保新鮮性。攻擊者收到一個挑戰後，需要生成一個基於該挑戰的響應。如果攻擊者隻是重放一個舊的響應，將無法通過驗證。本書將深入分析這類機製的設計與局限性。 狀態與會話管理： 協議的安全性往往依賴於對參與方狀態的正確管理。過時的狀態信息可能導緻安全漏洞。如何安全地更新和維護會話狀態是關鍵。 信任的傳遞與驗證： 在多方參與的協議中，信任需要被安全地傳遞。例如，一個第三方認證機構如何確保所頒發證書的新鮮性？又或者，參與者如何信任對方提供的新鮮性證明？ 本書內容概述 本書將遵循一個邏輯遞進的結構，從基礎概念齣發，逐步深入到更復雜的分析技術和應用場景。 第一部分：密碼協議基礎與安全模型 密碼協議的基本構成： 介紹密碼學原語（如對稱加密、非對稱加密、哈希函數、數字簽名）如何在協議中協同工作。 安全模型的理解： 深入探討不同的安全模型，如主動攻擊模型（active attack model）、被動攻擊模型（passive attack model），以及它們對協議設計的要求。重點關注在這些模型下，新鮮性可能麵臨的威脅。 攻擊類型與場景： 詳細分析常見的攻擊類型，特彆是與新鮮性相關的攻擊，例如重放攻擊（replay attacks）、中間人攻擊（man-in-the-middle attacks）、拒絕服務攻擊（denial-of-service attacks）等，並闡述它們如何利用新鮮性缺失。 第二部分：可信任新鮮性的核心機製 時間戳與序列號的局限性： 分析僅依賴簡單時間戳或序列號在分布式環境下的脆弱性，以及如何通過其他機製來彌補其不足。 隨機數與nonce（一次性隨機數）： 探討如何生成和使用高質量的隨機數（nonces），以及它們在防止重放攻擊中的關鍵作用。 挑戰-響應協議： 詳細講解不同類型的挑戰-響應協議，包括它們的工作原理、設計原則，以及如何評估其有效性。 時鍾同步與相對時間： 在無法保證絕對精確時間同步的情況下，如何利用相對時間或邏輯時鍾來保證新鮮性。 一次性密碼（One-Time Passwords, OTPs）與令牌（Tokens）： 分析OTP和令牌在用戶認證和會話管理中如何確保新鮮性。 第三部分：基於可信任新鮮性的協議分析方法 形式化驗證基礎： 介紹形式化驗證的基本概念和方法，以及如何將其應用於分析密碼協議的新鮮性屬性。 建模語言與工具： 講解用於描述協議模型和安全屬性的語言（如ProVerif, Tamarin等），並示範如何使用它們來檢測新鮮性相關的漏洞。 基於屬性的分析： 學習如何定義和驗證與新鮮性相關的安全屬性，例如“某個消息在其生命周期內隻能被驗證一次”。 攻擊場景的模擬與檢測： 如何通過形式化方法來係統地模擬各種已知和未知的攻擊，並檢測協議在這些攻擊下的錶現。 第四部分：可信任新鮮性在關鍵應用中的體現 安全套接字層（SSL/TLS）協議分析： 探討TLS協議中是如何處理和驗證新鮮性的，以及潛在的攻擊點。 認證與密鑰協商協議： 分析Diffie-Hellman密鑰交換、Kerberos等經典協議中對新鮮性的依賴和保障機製。 分布式賬本技術（Blockchain）與共識機製： 探討區塊鏈中如何通過共識機製和時間戳來保證交易的新鮮性和不可篡改性。 物聯網（IoT）安全： 分析在資源受限的物聯網環境中，如何設計和實現可信任的新鮮性機製。 身份驗證與訪問控製： 討論如何在用戶身份驗證和授權係統中確保操作的新鮮性，防止冒充和權限濫用。 第五部分：未來展望與挑戰 新興的攻擊嚮量： 探討隨著技術發展，可能齣現的新型新鮮性攻擊。 麵嚮未來的協議設計： 提齣在設計下一代密碼協議時，應如何更好地融入和保障可信任新鮮性。 跨學科的閤作： 強調在密碼學、計算機科學、形式化方法等領域之間進行更緊密的閤作，共同推動信息安全的發展。 誰適閤閱讀本書？ 本書的目標讀者群體廣泛，包括但不限於： 信息安全研究人員： 深入理解密碼協議安全分析的最新進展，並為新的研究方嚮提供啓發。 密碼協議設計者： 掌握構建健壯、安全的密碼協議的設計原則和方法。 軟件工程師與係統架構師： 學習如何在實際係統中正確地實現和部署安全的通信協議，避免引入安全漏洞。 計算機科學專業的學生： 為深入學習密碼學、網絡安全和形式化方法打下堅實的基礎。 對信息安全感興趣的專業人士： 瞭解數字世界安全運作的深層機製，提升對信息安全威脅的認知。 結語 在信息安全領域，我們總是在不斷地追求更高的安全性。而“可信任新鮮性”，正是構建這種安全性的關鍵基石之一。通過深入理解和掌握本書所介紹的理論和方法，讀者將能夠更好地分析和設計齣更安全、更可靠的密碼協議，從而為數字世界的安全保駕護航。本書不僅是一本技術手冊，更是一種對數字信任構建的深刻思考，一份對未來信息安全發展的期許。

評分☆☆☆☆☆

“Cryptographic Protocol: Security Analysis Based on Trusted Freshness”——僅僅是書名，就讓我這位對復雜係統和理論邏輯著迷的讀者，腦海中浮現齣無數的可能性。我猜想，這本書並非一本簡單的入門手冊，而更像是一次深入的學術探索，可能適閤那些已經對密碼學基礎有一定瞭解，並且希望在理論層麵尋求突破的研究者或高級從業者。我特彆好奇“Trusted Freshness”這個核心概念是如何被定義和數學化的。在現實世界的通信中，我們如何纔能真正“信任”一個信息是“新鮮”的？這其中可能涉及到對時鍾同步、不可預測的事件發生順序，甚至是分布式共識機製的考量。這本書會不會提供一個全新的視角來評估現有協議的安全性，例如，一個在傳統意義上“安全”的協議，在引入“新鮮性”評估後，是否會暴露齣新的脆弱點？我設想著書中會用嚴謹的邏輯和詳盡的數學符號來構建分析框架，或許會藉鑒形式化方法、模型檢測等技術，來證明一個協議在“可信任新鮮性”下的安全性屬性。而“安全性分析”這部分，我期望能夠看到對不同類型密碼協議的深入剖析，比如認證協議、密鑰協商協議，甚至是更復雜的零知識證明協議，它們在“新鮮性”方麵的錶現如何，又該如何衡量？這本書給我一種感覺，它在試圖填補理論研究中的某個空白，或者為解決當前密碼學領域麵臨的某些新興挑戰提供理論支撐。

評分☆☆☆☆☆

This book title, "Cryptographic Protocol: Security Analysis Based on Trusted Freshness," immediately grabbed my attention due to its precise and intriguing focus. It suggests a departure from more generalized security analysis and points towards a specialized investigation into a crucial, yet often implicit, security requirement: freshness. I anticipate that the author will thoroughly define what constitutes "trusted freshness" within the context of cryptographic protocols, perhaps distinguishing it from simple timeliness or ordering. The emphasis on "security analysis" implies a deep, rigorous examination, likely involving formal methods, proofs, and a critical evaluation of existing protocols against this specific criterion. I wonder if the book will explore various attack vectors that exploit a lack of trusted freshness, such as replay attacks, timing attacks, or race conditions, and then present corresponding mitigation strategies. Furthermore, I'm curious about the practical implications. Will the book offer concrete design principles or architectural patterns for building protocols that are inherently robust in terms of freshness? It could potentially bridge the gap between theoretical cryptographic concepts and their real-world implementation in secure systems, particularly in distributed and asynchronous environments where ensuring freshness is a significant challenge. The title evokes a sense of depth and intellectual rigor, promising to shed light on a vital aspect of cryptographic security that is essential for the integrity and reliability of modern digital communications and transactions.

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析》一開始就吸引瞭我。我一直對信息安全領域，特彆是加密協議的底層原理和安全性分析很感興趣，而“可信任新鮮性”這個概念聽起來非常有深度。它似乎不僅僅是關注數據是否被篡改，更進一步探討瞭數據在特定時間點上的有效性和可靠性，這在很多實際應用場景下至關重要，比如數字簽名、時間戳服務、分布式賬本技術等。我想象著書中會深入剖析現有加密協議的弱點，並提齣如何通過引入“可信任新鮮性”來增強它們的魯棒性。這可能涉及到對一些經典密碼學概念的重新審視，以及對新興安全威脅的預測和應對。我尤其期待書中能夠提供一些具體的分析框架和方法論，能夠指導我如何去評估和設計一個在“可信任新鮮性”方麵錶現齣色的密碼協議。畢竟，理論上的討論固然重要，但能夠轉化為實際操作的指導纔是更有價值的。書名中“安全性分析”這四個字也預示著這本書會包含大量的理論推導、形式化證明，甚至可能涉及一些復雜的數學模型。我不知道我的數學基礎是否足夠應對，但挑戰本身也充滿瞭吸引力。總而言之，這本書的書名給我一種既權威又前沿的感覺，讓我對接下來的內容充滿瞭期待，希望能從中獲得深刻的見解和實用的知識，為我在信息安全領域的學習和研究打下更堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

"密碼協議：基於可信任新鮮性的安全性分析"——光是這個書名，就足夠讓一個對信息安全領域有著濃厚興趣，並且尤其關注協議設計和安全保障的人，産生強烈的求知欲。我腦海中浮現齣的是一本深入探討“可信任新鮮性”這一概念如何成為加密協議安全基石的著作。這不僅僅是關於防止信息被竊聽或篡改，更是關於如何確保信息在特定時間點上的有效性和可靠性。我想象著書中會詳細闡述，在麵對分布式係統、網絡延遲、以及可能存在的惡意攻擊者時，我們如何能夠“信任”一個信息是“新鮮”的。這可能涉及到對現有協議進行重新審視，分析它們在“新鮮性”方麵存在的潛在漏洞，並提齣改進方案。這本書是否會提齣一種全新的、量化的方法來評估協議的“可信任新鮮性”？是否會深入探討一些新興的密碼學技術，例如帶有時間限製的加密、拜占庭容錯機製，或者其他能夠確保信息時間屬性的技術，並分析它們在協議安全中的作用？“安全性分析”這部分，我期待能夠看到嚴謹的邏輯推導，甚至可能是形式化的證明，來闡述如何通過引入“可信任新鮮性”來提升協議的整體安全性。這無疑是一本能夠啓發思考，拓展視野，並可能對密碼協議設計産生深遠影響的學術性著作。

評分☆☆☆☆☆

The title itself, "Cryptographic Protocol: Security Analysis Based on Trusted Freshness," immediately piqued my interest as someone with a keen eye for the intricate details of system design and resilience. I envision this book delving into a sophisticated exploration of how the concept of "trusted freshness" can be a fundamental pillar in ensuring the security of cryptographic protocols, moving beyond traditional notions of confidentiality and integrity. It suggests a framework for analyzing protocols where the temporal aspect of data or operations is paramount. I'm particularly intrigued by the idea of quantifying or verifying "freshness." How do we establish trust in the timeliness of information in a distributed or adversarial environment? This could involve exploring sophisticated mechanisms for detecting replay attacks, ensuring message ordering, or even incorporating tamper-evident timestamps in a cryptographically sound manner. I anticipate that the book will present a rigorous theoretical foundation, potentially drawing from advanced topics in formal methods, logic, and probabilistic analysis, to build this framework. The "security analysis" aspect implies a systematic approach to identifying vulnerabilities and demonstrating the robustness of protocols that incorporate this "trusted freshness" property. It might also offer novel design principles for new protocols that are inherently resistant to attacks exploiting stale or replayed information. This title promises a deep dive into a critical, yet perhaps under-explored, dimension of cryptographic security.