基于手机的身份认证技术研究

摘 要:介绍了常用的身份认证方式,并分析了这些认证方式的优缺点。在此基础上提出了利用手机做为数字证书的载体来进行身份认证的方式,并对一些关键问题进行了分析并给出了解决的方案。

关键词:身份认证 手机 数字证书 蓝牙传输协议

中图分类号:TP39文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 05-044-02

1前 言

随着信息与计算机网络技术的发展,人类已经迎来了信息时代。互连网的发展大大的改变了人们的生活。然而随着这些新技术的日益普及,爆发出来的信息安全问题也越来越突出。在享受互连网带给人们便捷的同时,这把双刃剑也让人们感受到了严峻的考验。大量的通过计算机网络所实施的犯罪行为,让人们防不胜防。人们有必要对采用更为安全的技术手段来保护自己的敏感信息和交易不被未经过授权的他人截获和盗取。其中最重要的一个措施就是采用身份认证技术。

2 常见身份认证方式分析

身份认证的范围较广,没有统一的分类方法,根据身份认证的发展情况和认证方式的不同可以大致分为以下几类:

2.1用户名+口令的认证方式

这是最简单,最容易实现的认证技术,其优点在于操作简单,不需要任何附加设施,且成本低速度快。但是其缺点是安全性差,属于单因子软件认证的方式。抗猜测攻击性差,系统保存的是口令的明文形式,一旦被攻破,系统将受大极大威胁。这种认证方式属于弱认证方式。

2.2 依靠生物特征识别的认证方式

生物特征识别的认证方式,是为了进行身份识别而采用自动化技术测量人的生物特征,并将该特征与数据库的特征数据进行比较,从而完成身份识别的方式。因为不同的人具有的相同的生物特征的可能性是可以忽略不计的。所以从理论上来说,生物特征识别方式是最可靠的身份识别方式。它是以人的唯一的,可靠的,稳定的特征为依据的。目前比较成熟的可用于计算机系统的生物特征识别技术有:

(1)指纹身份认证技术。通过分析指纹的全局或者局部特征,抽取详尽的特征值来确认身份;

(2) 声纹身份识别技术。也称语音身份识别技术;

(3)虹膜身份认证技术。虹膜是人眼瞳孔和眼白之间的环壮组织。是人眼的可视部分。是最可靠的人体终身身份标识。虹膜识别在采集和精准度方式具有明显的优势;

(4)签名身份认证技术。是将人的手写速度,笔顺,压力和图象等人的个性化特征进行比对。是全新的生物特征认证技术。它不用记忆,方便,易为人接受。可用于计算机登录,信息网如网,信用卡签字等等。

生物特征识别的认证方式,虽然具有,不易遗忘丢失,防伪性能好,随是随地可用,不易伪造或者被盗等优点。但是它还有一系列暂时不能克服的缺点。表现在;技术不完全成熟,生物识别的准确性和稳定性急待提高。研发成本高,产量小和识别设备成本高,现阶段难以推广和大规模应用,对识别正确率没有确切的结论,难以做到真正的唯一性,和安全性。

2.3基于Kerberos的认证方式

Kerberos是一种秘密密钥网络认证协议。是由美国麻省理工学院(MIT)开发的一项身份认证技术。它的思路对后来的身份认证研究产生了很大的影响。它使用了数据加密标准DES(Data Encryption Standard)加密算法来进行加密和认证。Kerberos 设计的主要目的是解决在分布网络环境下,服务器如何对使用某台工作站接入的用户进行身份认证。Kerberos的安全不依赖于用户登录的主机,而是依赖于几个认证服务器。分别是:认证服务器(AS),用于验证用户登录时的身份。票据发放服务器(TGS),发放身份许可证明。服务提供服务器(Server),客户请求工作的执行者。

如下图所示:

基于Kerberos认证方式的缺点:

(1) 它是以对称的DES加密算法为基础,这使得在密钥的交换,保存,管理上存在着较大的安全隐患。

(2)Kerberos不能有效的防止字典攻击。并且防止口令猜测攻击的能力是很弱的。因为Kerberos的协议模型未对口令提供额外的保护。黑客或者攻击者可以收集大量的许可证,通过有些计算和密钥分析,进行口令猜测。倘若用户选择的口令不强,则容易被攻破。

(3)Kerberos协议最初设计是用来提供认证和密钥交换的。不能用它来进行数字签名,没有提供不可抵赖性的机制。

(4)在分布式系统中,认证中心错终复杂,域间的会话密钥太多,给密钥的管理,分配带来麻烦。

2.4基于PKI的身份认证方式

PKI(Pubic Key Infrastructure)公钥基础设施是一种遵循一定标准的密钥管理平台。能够为目前所有的网络应用透明的提供采用加密和数字签名等密码服务所必需的密钥管理和证书管理。它是现代电子商务和信息安全系统的主要技术之一。PKI做为新发展的安全技术和安全服务规范。不仅能确保网络数据的机密性,完整性,可用性,同时也可以解决通信双方身份的真实性问题。基于PKI的数字证书认证方式可以有效的保护用户的身份安全和数据安全。在基于证书的安全通信中,数字证书是证明用户身份合法和提供合法公钥的凭证。是建立保密通信的基础。因此数字证书的存储与管理显得非常重要。本文正是在PKI体系的基础上利用手机做为数字证书的载体,来实现对用户身份的认证。

3基于手机的身份认证方式

基于手机的身份认证是基于PKI的身份认证方式的一种改进或者说发展。为了更方便的说明这种认证方式的意义以及原理,特从以下几个方面进行分析。

3.1现实需求分析

基于PKI的身份认证方式是现阶段公认的保障信息网络社会安全的最佳体系,是信息安全的核心。数字证书的权威性和不可否任是PKI体系的基础。目前,国内外通常的做法是利用USBKey 做为数字证书的载体。例如中国建设银行使用的网银盾,中国工商银行推出的U盾等。他们都是将数字证书存储在USB Key中。其优点是较为安全可靠。但其缺点是管理较为麻烦,携带起来容易丢失。另外由于其工作原理是将数字证书固化在U盘里,证书不能实现远距离更新,实际使用起来,还是比较麻烦。目前很多公司和机构都开始研究下一代的证书存储工具。本论文正是在这样一个现状探索性采用人们常用的手机来作为数字证书的存储和管理工具。并以此展开思考和研究。

3.2理论基础

PKI(Public Key Infrastructure )公钥基础设施,它是一种遵循既定标准的密钥管理平台,它能够为所有网络应用提供数据加密和数字签名等密码服务及所必需的密钥和证书管理体系一种重要的身份认证技术。是简单来说,PKI就是利用公钥理论和技术建立的提供安全服务的基础设施。PKI技术是信息安全技术的核心,也是电子商务的关键和基础技术。PKI以公钥密码技术为基础,数字证书为媒介,结合对称加密和非对称加密技术,将个人的标识信息与各自的公钥绑在一起,其主要目的是通过管理密钥和证书,为用户建立起一个安全、可信的网络运行环境,使用户可以在多种应用环境下方便地使用加密和数字签名技术在客户端上验证用户的身份,从而保证了互联网上所传输信息的真实性、完整性、机密性和不可否认性。

3.3 研究方案及系统组成

计算机要能准确认证用户的身份,必须能准确的识别用户手机中的数字证书。其中将数字证书从手机中导入到计算机上中是借助蓝牙技术(也可以是红外技术)提供的数据传输通道。并且因为数字证书是通过蓝牙技术无线传输的,必须给这个通道加密,防止被非法用户窃取。系统组成如下图所示:

3.4关键问题及其解决方案

3.4.1系统中的关键问题

基于手机的身份认证是依赖于手机这个载体,以数字证书为媒介,最终需要保证计算机对手机中的数字证书准确识别。并且整个信息交换不被非授权的第三方截获。因此整个系统有以下两个关键问题。

(1)数字证书在手机中的安全性问题。数字证书是存放在手机的SD卡上的,要保证数字证书能方便的写入到SD卡中,并使其具有加密功能,在遗失,被盗的情况下仍能确保数字证书不被非法利用。

(2)计算机要识别手机上的数字证书,或者说信息要在手机和计算机之间安全传递,必须有一个安全的通道。虽然可以借助他们本身都带有的蓝牙功能,并且蓝牙具有抗干扰性强,成本低的特点。但是仍不能保证信息传递的绝对安全。还需要设计一传输协议来给他们之间的信息传递提供一个安全通道。

3.4.2关键问题的解决方案

(1)对于数字证书在手机中安全存储的问题,可以考虑采用加密SD卡的方法。Sandisk 公司近期研发了一种称为TrustedFlash 的新技术,可以在SD,Micro SD卡上实现加密。

a.安全加密:根据需要,可设定不同的加密方式和权限,支持采用AES,DESB和3DES的对称密钥身份验证及基于X。509证书链的RSAC非对称密钥身份验证。

b.支持数字版权管理(DRM):可在支持硬件加密技术的不同主机间实现移动。

c.具有硬件加密技术的主机向下兼容常规的存储卡,而硬件加密卡在非保护区域也可作为常规卡使用。

d.主机(如手机)只需要升级软件来支持硬件加密技术,不需要增加和更改硬件。主要应用于数据安全存取,身份认证及移动电子商务。

(2) 对于传输通道的设计。可以借鉴当前的密码协议SSL协议。SSL即安全套接字层(Secure Socket Layer)。它是网景公司(Netscape)开发的,主要应用于保障Internet上数据传输之安全。SSL协议可以分为两层:SSL记录协议和SSL握手协议。提供主要服务有:①认证用户和服务器,确保数据发送到正确的客户机和服务器;②加密数据以防止数据中途被窃取;③维护数据的完整性,确保数据在传输过程中不被改变。认证工作流程为:1)客户端(C)向服务器(S)发送一个会话请求信息“你好”2)服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥,如需要则服务器在响应客户的“你好”信息时将包含生成主密钥所需的信息;3)客户根据收到的服务器响应信息,产生一个主密钥,并用服务器的公开密钥加密后传给服务器;4)服务器恢复该主密钥,并返回给客户一个用主密钥认证的信息,以此让客户认证服务器。同样手机和计算机之间的通信过程和上面相似。只是SSL是同过有线连接传递数据,而本系统是通过蓝牙技术无线传递,其工作原理完全相同。

4小结与展望

本文开头阐述了常见的身份认证的方式,并分析了它们的优缺点。 目的是为了说明基于手机的身份认证在整个身份认证体系中所在的位置。随着手机业务的不断发展。现在的手机已经不仅是局限于传统的通话业务。越来越多的智能手机投入市场。它们大多可以安装小型的操作系统具有较强的处理能力,如Symbian 、Windows mobile、Linux等手机操作系统。这就为基于手机的身份认证提供了很好的工具和平台。可以预见USBKEY的功能将会被手机取代。基于手机的身份认证技术将能更好的服务于人民的生活。

参考文献:

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