計算機網絡安全導論--5完整性保護

東南大學 第四章 數據的完整性保護 與數據完整性有關的威脅 Content modification 包括對一個報文的內容進行插入、刪除、改變等的攻擊動作 Sequence modification 包括對報文序列進行插入、刪除和錯序等攻擊動作 Timing modification 對報文進行延遲或回放 4.1 信息摘錄技術 Message Digest 數據的“ 指紋”：完整性保護，數據特征 單向散列函數的定長輸出 校驗碼的長度只有32比特 信息摘錄的長度大于等于128比特 信息摘錄的安全性基于生日問題 一定會有不同的輸入產生相同的輸出 k/2個輸入對產生相同輸出的概率才會大于50％ (k為輸出的可能) 但是264個報文中尋找相同輸出目前在計算上是不可行的 MD5 MIT的R. Rivest，RFC1321 MD5計算出的信息摘錄長度為128比特，用4個字表示，分別記為d0，d1，d2，d3 輸入信息被分成512比特的等長塊，逐塊處理，尾部要進行填充 最后64比特指出原始信息長度，其余為100…… 每塊包含16個字，分別記為m0, m1, ..., m15。每塊的處理分四遍掃描，每遍對d0,d1,d2,d3使用不同的擾亂函數進行計算 處理前的信息摘錄與處理后的相加成為下一塊處理時信息摘錄的當前值。最后一塊信息處理之后的信息摘錄當前值即為最終的信息摘錄值。 MD5描述 輸入：任意長度的報文 輸入分組長度：512 bit 輸出：128 bit 報文 MD5描述－step 1 附加長度值 對報文進行填充，使其比特數與448模512同余，即填充長度為512的整數倍減去64 填充方法：填充比特串的最高位為1，其余各位均為0 MD5描述－step 2 附加長度值 |M2|為512的倍數: Y0,Y1,…,YL-1 MD5描述－step 3 初始化MD緩存 MD為128bit，用于存放散列函數的中間及最終結果 MD可表示為4個32bit的寄存器(A,B,C,D)，初始化如下： MD5描述－step 4 壓縮：4個循環的壓縮算法 MD5描述－step 5 輸出 MD5摘錄的初值 d0 = d1 = 89abcdefH d2 = fedcba98H d3 = 常數Ti = [232|sin i|] MD5－PASS 1 d(-i)?3 = (d(-i)?3 + F(d(1-i)?3, d(2-i)?3, d(3-i)?3) + mi + Ti+1)?S1(i?3) 選擇函數 F(x, y, z) = (x ? y) ? (~x ? z) 移位函數 S1(i) = 7 + 5i d0 = (d0 + F(d1, d2, d3) + m0 ＋ T1) ? 7 d3 = (d3 + F(d0, d1, d2) + m1 ＋ T2) ? 12 d2 = (d2 + F(d3, d0, d1) + m2 ＋ T3) ? 17 d1 = (d1 + F(d2, d3, d0) + m3 ＋ T4) ? 22 d0 = (d0 + F(d1, d2, d3) + m4 ＋ T5) ? 7 MD5－PASS 2 d(-i)?3 = (d(-i)?3 + G(d(1-i)?3, d(2-i)?3, d(3-i)?3) + m(5i+1)?15 + Ti+17)?S2(i?3) 選擇函數 G(x, y, z) = (x ? z) ? (y ? ~z) 移位函數 S2(i) = i(i+7)/2 + 5 d0 = (d0 + G(d1, d2, d3) + m1 + T17) ? 5 d3 = (d3 + G(d0, d1, d2) + m6 + T18) ? 9 d2 = (d2 + G(d3, d0, d1) + m11 + T19) ? 14 d1 = (d1 + G(d2, d3, d0) + m0 + T20) ? 20 d0 = (d0 + G(d1, d2, d3) + m5 + T21) ? 5 MD5－PASS 3 d(-i)?3 = (d(-i)?3 + H(d(1-i)?3, d(2-i)?3, d(3-i)?3) + m(3i+5)?15 + Ti+33)?S3(i?3) 擾亂函數 H(x, y, z) = x ? y ? z 移位函數 S3(0)=4，S3(1)=11，S3(2)=16，S3(3)=23 d0 = (d0 + H(d1, d2, d3) + m5 + T33) ? 4 d3 = (d3 + H(d0, d1, d2) + m8 + T34) ? 11 d2 = (d2 + H(d3, d0, d1) + m11 + T35)

總結

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