網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全性分析中的邏輯化方法研究.pdf

1、安全協(xié)議是建造網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境的重要基石，是保證網(wǎng)絡(luò)安全的核心技術(shù)。設(shè)計(jì)和證明安全協(xié)議自身的正確性和安全性，成為網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)。形式化分析方法已被證明是用于分析、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證安全協(xié)議的重要方法，對(duì)安全協(xié)議的形式化分析、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證已經(jīng)成為當(dāng)今形式化分析研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 雖然人們使用形式化分析方法已成功發(fā)現(xiàn)了許多現(xiàn)存安全協(xié)議存在的缺陷和針對(duì)她們的攻擊，但是這些分析方法還存在許多缺陷。有些形式化分析方法自身不太完善，存在一定的

2、局限性，不能分析和驗(yàn)證某些類型安全協(xié)議的安全性；有些只能分析安全協(xié)議的不安全性，不能給出協(xié)議安全性的精確證明。
　　 在總結(jié)安全協(xié)議現(xiàn)存各種缺陷的基礎(chǔ)上，根據(jù)缺陷產(chǎn)生各種原因?qū)⑷毕莘譃椋哼^(guò)小保護(hù)缺陷、消息可重放缺陷、消息不可達(dá)性缺陷、并行會(huì)話缺陷和其他類型缺陷等五類。同時(shí)把針對(duì)安全協(xié)議的各種攻擊方法可分為：重放消息型攻擊、猜測(cè)口令型攻擊、分析密碼型攻擊、并行會(huì)話型攻擊、格式缺陷型攻擊和身份綁定型攻擊等六類。
　　 Bur

3、rows，Abadi和Needham提出的BAN邏輯開創(chuàng)了用邏輯化方法分析安全協(xié)議安全性的新紀(jì)元。由于該方法是對(duì)現(xiàn)實(shí)協(xié)議分析方法的抽象，邏輯處理的符號(hào)集是對(duì)現(xiàn)實(shí)具體協(xié)議的抽象；其初始假設(shè)、斷言集合等均是從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出來(lái)的要素。因此，其狹窄的符號(hào)集合定義也就決定了該方法存在不能分析某些類型協(xié)議安全性的缺陷，如：不能發(fā)現(xiàn)由于時(shí)間同步問(wèn)題而導(dǎo)致的協(xié)議缺陷。另外使用BAN邏輯對(duì)安全協(xié)議分析時(shí)，很多初始假設(shè)是不合理的，如消息不可偽造假設(shè)就非常

4、不合理，這些假設(shè)的不合理，妨礙了該分析方法的正確應(yīng)用。BAN邏輯還存在非嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦硐牖襟E缺陷；語(yǔ)義不清晰缺陷；非嚴(yán)密的環(huán)境模型缺陷和無(wú)法有效預(yù)測(cè)對(duì)協(xié)議存在的攻擊等缺陷。
　　 1995年由Rajashekar Kailar提出的Kailar邏輯主要用于描述和分析電子商務(wù)協(xié)議，但是它只能分析電子商務(wù)協(xié)議的可追究性，無(wú)法分析電子商務(wù)協(xié)議的另一個(gè)重要特性——公平性。與BAN邏輯一樣，使用Kailar邏輯分析協(xié)議之前同樣需要引入一些初始

5、假設(shè)，而初始假設(shè)的引入仍然是一個(gè)非形式化的過(guò)程，具有一定的人為性，其不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致安全協(xié)議分析的失敗。另外，用Kailar邏輯解釋協(xié)議語(yǔ)義時(shí)，只能解釋簽名的明文消息，這樣限制了其使用范圍，對(duì)某些安全協(xié)議不能分析。
　　 針對(duì)BAN類邏輯和Kailar邏輯的弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新的安全協(xié)議分析邏輯CPL（Cryptographic Protocols Logic），CPL不但可用于分析協(xié)議的安全性，還可用來(lái)設(shè)計(jì)安全協(xié)議，即CPL邏輯把分

6、析和設(shè)計(jì)安全協(xié)議納入同一個(gè)邏輯體系中，消除了用不同方法分別設(shè)計(jì)和分析安全協(xié)議，將導(dǎo)致結(jié)果不一致性的缺陷，同時(shí)也簡(jiǎn)化了分析和設(shè)計(jì)安全協(xié)議時(shí)對(duì)初始條件和安全協(xié)議最終目標(biāo)分別進(jìn)行形式化的過(guò)程和步驟，提高了分析和設(shè)計(jì)安全協(xié)議的效率。
　　 定義了CPL邏輯的基本符號(hào)、給出了CPL邏輯用于分析協(xié)議安全性的六類二十五條邏輯分析規(guī)則和用于設(shè)計(jì)安全協(xié)議的二十九條邏輯設(shè)計(jì)規(guī)則。分析規(guī)則和設(shè)計(jì)規(guī)則可分別用于安全協(xié)議的分析和安全協(xié)議的設(shè)計(jì)。給出了基于