基于智能卡的远程口令认证系统的研究与设计

摘要

在分布式通讯网络日益普及和发展的今天,任何两台相距遥远的计算机都可利用公众网络共享各种资源。但是这种数据的传输与交流给人们带来极大方便的同时,也提出一个问题：如何进行远程的身份认证,即如何向远方的计算机证明自己的合法性。毋庸质疑,远程口令认证系统是目前防止非法进入计算机网络最有效,也是最常被采用的做法。同普通的口令系统相比,远程口令认证系统的认证信息是在公众网络中传播的,很容易被截获,因此数据采用密文传送,而且同时保证密文的安全性：即使认证信息被截获,非法入侵者也很难利用该信息冒充合法用户。　　智能卡也称CPU卡,同普通的IC卡相比,它具有自己的CPU,存储器,读写系统和卡内操作系统COS。智能卡的核心是芯片操作系统,它相当于一台微型计算机,不仅具有数据存储功能,同时又具有数据安全保护、复杂密码运算等功能。因此智能卡是防窜绕的并具有潜在的密码处理能力的器件,它在远程口令认证系统中起到非常重要的作用。　　安全可靠的身份认证方案是认证系统的核心。本文首先对智能卡的基础知识、身份认证技术及其密码学基础进行了相关的介绍,然后对一系列基于智能卡的远程口令认证方案进行分析,尤其是著名的Hwang-Li认证方案,针对其存在的Chan-Cheng攻击,Shen-Lin-Hwang攻击等安全隐患,结合PKI中基础的RSA公钥密码体制和USB Key冲击/响应模式的认证流程,提出了一个基于冲击/响应模式的智能卡认证方案。该方案参考Hwang-Li认证方案和USB Key冲击/响应认证方案的思想和步骤,使用内部实现了RSA加解密的智能卡,消除了Hwang-Li认证方案中用户ID_i和PW_i之间的函数关系,能够积极有效的防范拒绝服务攻击以及由此引起的Chan-Cheng攻击和Shen-Lin-Hwang攻击等网络攻击。它引入了系统时间戳的随机数函数R(T)来代替系统时间戳,更有效的消除了通讯线路上的重放攻击。另外,它还可以让远程用户自由的选择自己的口令。　　采用C/S模式和B/S模式,本文分别对基于智能卡的远程口令认证系统进行了模拟实现。C/S模式认证系统使用Delphi 7.0编程实现,它主要采用微软的CryptoAPI函数实现智能卡的加解密功能,主体包括远程客户端,认证服务器端和数据库表三个模块。对通过认证的远程合法用户,认证服务器端可以提供安

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 引言

1.1 论文研究背景

1.1.1 网络安全需求

1.1.2 身份认证在网络安全系统中的地位

1.1.3 身份认证研究现状和发展方向

1.2 论文研究内容及创新点

1.3 本文的组织结构

第2章 智能卡理论知识

2.1 智能卡的定义

2.2 智能卡的分类

2.3 智能卡的结构

2.3.1 智能卡的物理结构

2.3.2 智能卡的芯片结构

2.4 智能卡应用特点

2.5 得安SIC02加密IC卡

2.5.1 SIC02卡片特点

2.5.2 SIC02卡内操作系统

第3章 身份认证技术及其密码学基础

3.1 身份认证概述

3.1.1 认证概念

3.1.2 身份认证原理

3.1.3 网络环境下身份认证面临的威胁

3.2 密码学基础

3.2.1 对称密码体制

3.2.2 公钥密码体制

3.2.3 单向散列函数

3.3 身份认证技术

3.3.1 基于非密码的身份认证技术

3.3.2 基于密码的身份认证

3.3.3 基于智能卡认证机制

第4章 远程口令认证方案研究及其改进

4.1 LAMPORT远程口令认证方案

4.1.1 存在的问题

4.1.2 解决方法

4.1.3 安全性分析

4.2 HWANG-LI基于智能卡的远程口令认证方案

4.2.1 应用基础及概况

4.2.2 认证方案的具体流程

4.2.3 安全性分析

4.3 对HWANG-LI认证方案的CHAN-CHENG攻击

4.4 SHEN-LIN-HWANG攻击及其加强方案

4.4.1 SHEN-LIN-HWANG攻击

4.4.2 SHEN-LIN-HWANG加强方案

4.5 基于冲击／响应模式的USB KEY远程口令认证方案

4.5.1 应用基础及概况

4.5.2 认证方案的具体流程

4.5.3 安全性分析

4.6 基于冲击／响应模式的智能卡远程口令认证方案

4.6.1 应用基础及概况

4.6.2 认证方案的具体流程

4.6.3 安全性分析

第5章 远程口令认证系统分析设计与实现

5.1 C／S模式系统

5.1.1 系统概述

5.1.2 系统主要模块划分与设计

5.1.3 系统程序实现及运行

5.2 B／S模式系统

5.2.1 系统概述

5.2.2 相关开发技术说明

5.2.3 程序中的主要组成部分

5.2.4 系统程序运行

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

学位论文评阅及答辩情况表