基于Kerberos協(xié)議的云數(shù)據(jù)傳輸過程中安全方案研究

徐希煒　李能能　李丹陽

摘要：在數(shù)據(jù)傳輸至云服務(wù)器的過程中，數(shù)據(jù)會(huì)面臨著云數(shù)據(jù)生命周期中第一輪的非法用戶惡意攻擊的問題，文本針對在傳輸過程中出現(xiàn)的問題提出了一種基于kerberos協(xié)議的云數(shù)據(jù)傳輸安全方案，該方案在改進(jìn)Kerberos認(rèn)證協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行。一方面解決了認(rèn)證過程中存在的對稱加密算法安全性相對較低的問題，將對稱加密算法替換為RSA一次一密加密算法;另一方面，在客戶端與云服務(wù)商之間添加Kerberos認(rèn)證協(xié)議，將兩者進(jìn)行安全連接，保障數(shù)據(jù)傳輸在傳輸過程中的安全。

關(guān)鍵詞：云數(shù)據(jù)傳輸;Kerberos認(rèn)證協(xié)議;基于RSA一次一密的加密算法

中圖分類號：TP309 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0030-02

在運(yùn)輸局生命周期過程中，傳輸、存儲(chǔ)和刪除階段數(shù)據(jù)都會(huì)面臨安全性威脅，數(shù)據(jù)從客戶端傳輸?shù)皆品?wù)器的過程是云數(shù)據(jù)在生命周期過程中的第一步，數(shù)據(jù)的安全性也尤為重要。所以，在此階段，數(shù)據(jù)需要極強(qiáng)的安全保護(hù)措施來防止非法用戶的攻擊[1]。

為保障用戶數(shù)據(jù)的安全性，各個(gè)云服務(wù)商提出了各種各樣的數(shù)據(jù)安全保護(hù)措施，因此也有越來越多的用戶使用云來存儲(chǔ)自己的數(shù)據(jù)信息。但是，在技術(shù)不斷強(qiáng)大的情況下，這些措施對數(shù)據(jù)的保護(hù)力度越來越小，很多用戶的數(shù)據(jù)被非法用戶通過不正當(dāng)?shù)氖侄纹平獠⒈I取。所以，越來越多的用戶不會(huì)輕易相信云服務(wù)商能夠保障起數(shù)據(jù)的安全性。在本文中，基于傳輸過程中數(shù)據(jù)的安全性問題，針對Kerberos存在的不足，將Kerberos認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，并提出了一種基于改進(jìn)的這種協(xié)議的數(shù)據(jù)安全性保護(hù)措施，將RSA一次一密加密算法加入該種方案中，極大程度的保障了數(shù)據(jù)的安全性[2]。

1 kerberos協(xié)議

Kerberos認(rèn)證協(xié)議是一種安全認(rèn)證的協(xié)議，其作用是對于網(wǎng)絡(luò)的安全進(jìn)行認(rèn)證。該協(xié)議利用密鑰交換用戶的機(jī)密信息在客戶端和云服務(wù)應(yīng)用程序之間進(jìn)行認(rèn)證，以此來提供服務(wù)。與此同時(shí)，該協(xié)議還能夠防止非法竊聽，對于來自非法用戶的攻擊進(jìn)行回復(fù)。Kerberos認(rèn)證協(xié)議在提供安全認(rèn)證的功能之外還能夠?qū)?shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性進(jìn)行保護(hù)。Kerberos認(rèn)證協(xié)議中的KDC（key distribution center）稱為Kerberos認(rèn)證協(xié)議的密鑰分發(fā)中心，主要用于執(zhí)行用戶和服務(wù)在可信第三方平臺(tái)中的安全認(rèn)證[3]。Kerberos的身份驗(yàn)證系統(tǒng)由認(rèn)證服務(wù)器AS（authenticate）、 票證授予服務(wù)器TGS（ticker granting server）和真實(shí)服務(wù)器S（server）三個(gè)服務(wù)器組成[4]。

Kerberos認(rèn)證協(xié)議在使用過程中存在很多缺陷，主要包含以下幾方面。

1）在該協(xié)議中使用對稱加密算法生成的密鑰安全性低。在協(xié)議中使用對稱加密算法DES，該算法加密密鑰和解密密鑰相同，密鑰的安全性低，容易遭到破解 [5]。

2）重放攻擊。在Kerberos認(rèn)證協(xié)議中，專門用來防治重放攻擊的事時(shí)間戳，但是，該時(shí)間戳在限制時(shí)間內(nèi)是有效的。假設(shè)Kerberos認(rèn)證協(xié)議中一個(gè)域中的時(shí)鐘全部保持一致，那么就認(rèn)為該消息是真的。但是，攻擊用戶往往將消息進(jìn)行偽造，一旦得到了認(rèn)證許可就會(huì)將準(zhǔn)備的消息發(fā)出，在極短的時(shí)間內(nèi)這種危險(xiǎn)很難被檢測到。

3）系統(tǒng)的安全性和完整性低。在認(rèn)證系統(tǒng)中，惡意軟件的攻擊可以通過Kerberos協(xié)議和一些用戶口令記錄的軟件來圖換掉Kerberos軟件，這樣就會(huì)攻擊成功[7]。

2 基于非對稱加密的Kerberos協(xié)議

Kerberos認(rèn)證協(xié)議是將用戶和云服務(wù)器進(jìn)行連接的紐帶，可以將數(shù)據(jù)從客戶端傳輸給云服務(wù)器。本文主要針對Kerberos認(rèn)證協(xié)議的不足之處，提出一種改進(jìn)協(xié)議。首先是將RSA一次一密加密算法代替該協(xié)議中的對稱加密算法，之后與可信第三方平臺(tái)相結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)和密鑰的管理。具體的方案實(shí)施過程為：

3 RSA一次一密加密算法的Kerberos協(xié)議分析

基于RSA一次一密加密技術(shù)的Kerberos認(rèn)證協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸安全性方案，是針對Kerberos認(rèn)證協(xié)議過程中的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，將RSA一次一密加密算法代替DES應(yīng)用到Kerberos認(rèn)證協(xié)議中，然后將該認(rèn)證協(xié)議置于客戶端和云服務(wù)器傳輸?shù)倪^程中，將兩者進(jìn)行安全地鏈接，提高了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。

4 結(jié)束語

本文針對數(shù)據(jù)傳輸過程中所面臨的安全性問題，提出了一種基RSA一次一密加密技術(shù)的Kerberos認(rèn)證協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸安全性方案，通過Kerberos認(rèn)證協(xié)議和非對稱加密技術(shù)形成一種安全的數(shù)據(jù)傳輸通道。Kerberos認(rèn)證協(xié)議能夠通過使用密鑰交換的機(jī)密消息為客戶端和服務(wù)器提供認(rèn)證服務(wù)，同時(shí)可以做到防止攻擊和竊聽，更好地提高了數(shù)據(jù)的安全性，解決了數(shù)據(jù)在傳輸過程中面臨的安全性問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉煥平，楊義先. 廣義（k，n）-門限方案[J]. 通信學(xué)報(bào)，1998（8）：73-78.

[2] Neuman B C， Ts'O T. Kerberos： an authentication service for computer networks[J]. IEEE Communications Magazine，2002，32（9）：33-38.

[3] 劉克龍，卿斯?jié)h，蒙楊. 一種利用公鑰體制改進(jìn)Kerberos協(xié)議的方法[J].軟件學(xué)報(bào)，2001， 12（6）：872-877.

[4] 文鐵華，谷士文. 增強(qiáng)Kerberos協(xié)議安全性的改進(jìn)方案[J]. 通信學(xué)報(bào)，2004，25（6）：76-79.

[5] Yang Kan， Jia Xiaohua. An efficient and secure dynamic auditing protocol for data storage in cloud computing[J]. IEEE Transaction on Parallel and Distributed Systems，2013，24（9）：1717-1726.

[6] 董秋香，關(guān)志，陳忠.加密數(shù)據(jù)上的計(jì)算密碼學(xué)技術(shù)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2016，33（9）：2561-2572.

[7] Mutua S， Gu C， Yang H. Visibility graphlet approach to chaotic time series[J]. Chaos，2016， 26（5）：441-449.

【通聯(lián)編輯：唐一東】