双向认证协议中的并行会话攻击及防御

本文讨论了一种常见的双向认证协议，其中客户端Alice和服务端Bob共享秘钥KAB，H代表公开的安全哈希函数。我们将分析该协议如何受到并行会话攻击的影响，并提出一种改进方案来增强其安全性。

协议描述

该协议的基本流程如下：

Alice (Client) -> Bob (Server): Challenge12. Bob (Server) -> Alice (Client): Hash(KAB ⊕ Challenge1), Challenge23. Alice (Client) -> Bob (Server): Hash(KAB ⊕ Challenge2)

并行会话攻击

攻击者可以在不知道共享密钥KAB的情况下，利用并行会话攻击假冒Alice，具体步骤如下：

a. 攻击者向Bob发送Challenge1，Bob回复Challenge2和Hash(KAB ⊕ Challenge1)。b. 攻击者将收到的Challenge2发送给Alice，Alice回复Hash(KAB ⊕ Challenge2)。c. 攻击者将收到的Hash(KAB ⊕ Challenge1)发送给Bob，Bob验证Hash值并认为攻击者是Alice，从而建立了一个虚假的连接。

改进方案：引入时间戳

为了避免并行会话攻击，我们可以在协议中引入时间戳。改进后的协议流程如下：

a. Alice向Bob发送Challenge1和当前时间戳T1。b. Bob回复Challenge2、当前时间戳T2和Hash(KAB ⊕ Challenge1 ⊕ T1 ⊕ T2)。c. Alice回复Hash(KAB ⊕ Challenge2 ⊕ T1 ⊕ T2)。d. Bob验证Hash值，并检查时间戳T1和T2是否在可接受的范围内。如果验证通过，则认为Alice是合法的客户端，从而建立连接。

时间戳的作用

引入时间戳可以有效防止攻击者在并行会话攻击中重放Challenge和Hash值。由于每次会话的时间戳都是不同的，攻击者无法使用从先前会话中获取的信息来欺骗Bob。

总结

本文分析了一种双向认证协议中的并行会话攻击，并提出了一种基于时间戳的改进方案。通过引入时间戳，我们可以有效地增强协议的安全性，防止攻击者利用并行会话攻击来进行身份伪造。