双向认证协议安全分析与改进：如何防止并行会话攻击

双向认证协议安全分析与改进：如何防止并行会话攻击

本文分析了一种基于共享秘钥和Hash函数的双向认证协议，指出其在面对并行会话攻击时的漏洞，并提供了一种改进方案。

1. 协议漏洞分析

该协议中，客户端Alice和服务端Bob共享秘钥KAB，使用公开的安全Hash()函数进行认证。然而，攻击者即使不知道KAB，也能够通过并行会话攻击假冒Alice。

攻击步骤：

1. 攻击者向Bob发送Challenge1，并记录Bob返回的Hash(KAB ⊕ Challenge1)和Challenge2。 2. 攻击者同时向Alice发送Challenge1，并记录Alice返回的Hash(KAB ⊕ Challenge1)。 3. 攻击者将Alice返回的Hash(KAB ⊕ Challenge1)发送给Bob，Bob会返回Challenge2。 4. 攻击者将Bob返回的Hash(KAB ⊕ Challenge1)发送给Alice，Alice会返回Hash(KAB ⊕ Challenge2)。 5. 攻击者将Alice返回的Hash(KAB ⊕ Challenge2)发送给Bob，Bob会认为攻击者是Alice，完成认证。

2. 协议改进方案

为了避免上述漏洞，可以引入随机数，增加攻击者预测信息的难度。

改进后的协议步骤：

1. Alice生成随机数R1，并向Bob发送Challenge1和R1。 2. Bob生成随机数R2，计算Hash(KAB ⊕ Challenge1 ⊕ R1 ⊕ R2)和Challenge2，并将两者发送给Alice。 3. Alice计算Hash(KAB ⊕ Challenge1 ⊕ R1 ⊕ R2 ⊕ Challenge2)，并将结果发送给Bob。 4. Bob计算Hash(KAB ⊕ Challenge1 ⊕ R1 ⊕ R2 ⊕ Challenge2)，比较结果与Alice发送的是否相同，相同则认证成功。

改进效果：

引入随机数后，每次认证过程中的Challenge1、Challenge2和Hash值都因为随机数的存在而不同，攻击者无法再通过记录和重放信息的方式进行攻击，有效提高了协议的安全性。