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13-5 相互認證協定
13-5-1 相互密鑰認證 – 運作 『相互認證』（Mutual Authentication）表示通訊雙方可以互相確定對方身份的協定。相互認證在電子商務上非常的重要，入侵者可能冒充客戶身份來詐騙伺服器，也可能冒充伺服器來詐騙客戶。如何達成相互認證的措施，同樣可區分為秘密鑰匙系統與公開鑰匙系統兩種機制，以下分別說明之。 不同於單向認證機制，僅回應者確認發起者所持有鑰匙與自己的相同，而相信對方身分。相互認證則必須雙方能確定彼此持有的共享鑰匙是否相同，再相互確認身分。基本上，還是利用『盤問/回應』（Challenge/Response）機制便可達到雙方認證的功能。如圖 13-13 是相互共享密鑰認證的運作程序，在未通訊之前雙方必須持有共享密鑰（KAB），而此密鑰大多是發起者的密碼所計算而來。在圖 13-13 的訊號 (2) 與 (3) 是由 Bob （大多是伺服端）盤問 Alice 的共享密鑰，而訊號 (4) 與 (5) 是 Alice（大多是客戶端）盤問 Bob。其中 f(KAB, R)是雙方將共享密鑰植入盤問亂數（R1、R2）演算法，它可以是雜湊演算法（如 MD5 或 HMAC）或加密演算法（如 DES）。
圖 13-13 相互共享密鑰協定的運作程序 【（A）簡化運作程序】 我們可以簡化圖 13-13 的運作程序，將訊號 (1) 與 (4) 結合成一個訊號，亦將訊號 (2) 與 (3) 整合在一起，如圖 13-14 所示。當 Alice聲明自己身份時，並攜帶這盤問訊號 R2（圖 13-14 訊號 (1)），同時 Bob 回應 Alice 時，也攜帶另一個盤問訊號（R1）來測試對方（訊號 (2)）。
圖 13-14 簡化的共享密鑰運作程序 【（B）反射攻擊法】 使用簡化的共享密鑰協定容易遭受『反射攻擊法』（Reflection Attack）擊破。如圖 13-15 所示，例如 Trudy由其它管道知 Alice 是 Bob 的客戶端名稱，它就可以假冒 Alice 的名字向 Bob 發出盤問要求。首先 Trudy 利用 Alice 的名字發出盤問訊號 R2（訊號 (1)）。Bob 即時送出回應訊號 f(KAB, R2)，並送出自己的盤問訊號 R1給 Trudy（訊號 (2)，誤認為是 Alice）。Trudy 再利用 Bob 的盤問訊號 R1再要求盤問 Bob（訊號 (3)）。Bob 會誤認為 Alice 想要建立另一個連線而要求盤問。而且盤問訊號是一個亂數，很難去偵測自己是否曾經送出同樣的亂數；因此 Bob 再回應一次，利用雙方的秘密鑰匙對 R1加密，同時再送出自己的盤問訊號（訊號 (4)）。這時候，Trudy 直接取 Bob 回應之 f(KAB, R1)當作訊號 (2) 的回應，再傳送給 Bob（訊號 (5)）。接下來，Bob 解密之後得到的亂數 R1，與訊號 (2) 的 R1相同，便相信發起者是 Alice，其實是 Trudy 冒充的。
圖 13-15 反射攻擊法的運作程序 當然 Bob 可限制每一個人一次只能要求一條連線，如此就可以避免入侵者的反射攻擊。但如果發生第一次的回應訊號遺失，而對方要求再盤問重新連線可能會被拒絕，除非第一次要求認證時能確定身份，否則這個協定很容易被擊破。我們將會介紹其它協定以彌補這方面的缺憾。 13-5-2 相互密鑰認證 – 改良 簡化的相互共享密鑰認證也容易遭受『密碼猜測』（Password Guessing）攻擊。攻擊者只要連續發出聲明身份及盤問亂數（如圖 13-14 訊號 (1)，Alice, R1），便可以由回應者得到該處理盤問亂數的密文（f(KAB, R1)），且得到亂數的明文與密文配對（{R1, f(KAB, R1)}。如果訊息取得足夠的話，攻擊者就可找出共享密鑰（KAB），無論產生密文的演算法是何種機制（雜湊演算法或加密演算法）。我們稍加修改圖 13-14 的運作程序，就可以避免密碼猜測攻擊，如圖 13-16 所示，Alice 聲明身份時，並不攜帶盤問亂數（訊號 (1)），再由 Bob 盤問 Alice（訊號 (2)，R1）；Bob 可以確定對方身份無誤之後（利用訊號 (3)，f(KAB, R1)），再回應 Alice 的盤問（訊號 (4)，f(KAB, R2)）。如果，Bob（一般都是伺服器）無法確定 Alice 身份時，並不會回應它的盤問，如此一來，攻擊者就無法連續得到亂數與密文的配對了。
圖 13-16 改良型的共享密鑰認證 13-5-3 相互公開鑰匙認證 利用公開鑰匙達到雙方的認證程序可就簡單多了，但先決條件是雙方必須有公開鑰匙與私有鑰匙配對，並且公開鑰匙要能安全的分配給通訊對方。分配公開鑰匙並沒有想像中那麼簡單，本書已在第四章討論過，不再重複，一般都需要數位憑證或 PKI 系統來輔助（將在第九章介紹），這裡僅討論它的運作程序。 圖 13-17 為相互公開鑰匙認證的運作程序，假設發起者（如 Alice、客戶端）的鑰匙配對為 {KUa, KRa}，回應者（如 Bob、伺服端）為 {KUb, KRb}。首先，Alice 聲明自己身份，並利用 Bob 的公開鑰匙向亂數 R1加密，再傳送給 Bob（訊號 (1)、EKUb[R1]）。Bob 利用自己的私有鑰匙解密盤問亂數（R2），並利用Alice 的公開鑰匙向亂數 R2（Bob 隨機取出）加密，再一起回傳給發起者（訊號 (2)、EKUa[R2]）。Alice 驗證所盤問的亂數（R1）是否相同，如相同的話，則可以確認對方身份（是 Bob 無誤）；接下來，利用自己的私有鑰匙向盤問亂數解密（R2），並回傳給Bob。Bob 收到 Alice 的回應亂數（R2），比較是否與自己產生的相同，如果相同的話，便可以確定發起者身份（是 Alice 無誤）。
圖 13-17 相互公開鑰匙認證的運作程序 |
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