網(wǎng)絡協(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)絡安全環(huán)境的重要基石，是保證網(wǎng)絡安全的核心技術。設計和證明安全協(xié)議自身的正確性和安全性，成為網(wǎng)絡安全的基礎。形式化分析方法已被證明是用于分析、設計和驗證安全協(xié)議的重要方法，對安全協(xié)議的形式化分析、設計和驗證已經(jīng)成為當今形式化分析研究領域的一個熱點問題。
　　 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。
　　 在總結安全協(xié)議現(xiàn)存各種缺陷的基礎上，根據(jù)缺陷產(chǎn)生各種原因將缺陷分為：過小保護缺陷、消息可重放缺陷、消息不可達性缺陷、并行會話缺陷和其他類型缺陷等五類。同時把針對安全協(xié)議的各種攻擊方法可分為：重放消息型攻擊、猜測口令型攻擊、分析密碼型攻擊、并行會話型攻擊、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)議安全性的新紀元。由于該方法是對現(xiàn)實協(xié)議分析方法的抽象，邏輯處理的符號集是對現(xiàn)實具體協(xié)議的抽象；其初始假設、斷言集合等均是從現(xiàn)實世界中抽象出來的要素。因此，其狹窄的符號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)由于時間同步問題而導致的協(xié)議缺陷。另外使用BAN邏輯對安全協(xié)議分析時，很多初始假設是不合理的，如消息不可偽造假設就非常

4、不合理，這些假設的不合理，妨礙了該分析方法的正確應用。BAN邏輯還存在非嚴謹?shù)睦硐牖襟E缺陷；語義不清晰缺陷；非嚴密的環(huán)境模型缺陷和無法有效預測對協(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協(xié)議，但是它只能分析電子商務協(xié)議的可追究性，無法分析電子商務協(xié)議的另一個重要特性——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，而初始假設的引入仍然是一個非形式化的過程，具有一定的人為性，其不準確會導致安全協(xié)議分析的失敗。另外，用Kailar邏輯解釋協(xié)議語義時，只能解釋簽名的明文消息，這樣限制了其使用范圍，對某些安全協(xié)議不能分析。
　　 針對BAN類邏輯和Kailar邏輯的弱點，設計了一種新的安全協(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，還可用來設計安全協(xié)議，即CPL邏輯把分

6、析和設計安全協(xié)議納入同一個邏輯體系中，消除了用不同方法分別設計和分析安全協(xié)議，將導致結果不一致性的缺陷，同時也簡化了分析和設計安全協(xié)議時對初始條件和安全協(xié)議最終目標分別進行形式化的過程和步驟，提高了分析和設計安全協(xié)議的效率。
　　 定義了CPL邏輯的基本符號、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)則和用于設計安全協(xié)議的二十九條邏輯設計規(guī)則。分析規(guī)則和設計規(guī)則可分別用于安全協(xié)議的分析和安全協(xié)議的設計。給出了基于