Diffie-Hellman 密钥交换算法

Diffie-Hellman Key Exchange

密钥交换算法

安全地交换共享密钥！

1976年，Diffie和Hellman在其题为《密码学的新方向》的论文中给出了公钥密码学的定义，并提出了DH密钥交换算法。  

该算法解决了对称密码体制中的密钥分发问题，使得通信双方可以通过公开信道安全地交换共享密钥，将此共享密钥用于会话加密。其安全性建立在离散对数问题的困难性之上。

为了更好地说明密钥交换协议的作用，我将会以自己的语言讲一遍

为什么我们需要DH key exchange

0x01 跟我一起设计密钥方案！

分为对称密码学和非对称密码学的角度来设计

假设有两个人Alice 和 Bob 他们要传递信息

1.1 第一回合

1.2 第二回合

那么我们升级方案，对该消息加密，利用对称密码学进行加密。  对称密码学的大白话意思就是：加密和解密都是同一个密钥。

1.3 第三回合

使用非对称密钥学。即加密和解密的密钥是不一样的，公钥加密，私钥解密。

Alice Pk1，Sk1

Bob   Pk2, Sk2

Alice发送m，先用公钥对m加密得到c

Bob得到c，之后用Alice的私钥解密得到m。

这里好像也是可行的，但显然用Alice的私钥解密是很理想的状态，事实就是私钥不会随意传输给对方。（长期密钥的话）

我们对m用Pk1加密之后，就必须要用Sk1解密，那问题来了，怎么传输Sk1给Bob，这里又是一个死结。

1.4 第四回合

终于我们引出了DH key exchange协议！

DH密钥交换协议的目的是，在不传输私钥的情况下，双方得到一个共享秘密，该秘密可以作为对称密钥进行加密。

也就是说，在传递m之前，Alice和Bob必须先进行密钥交换，得到共享秘密shared secret。

0x02 DH 密钥交换协议的介绍

2.1 为什么需要该协议？

为了解决对称密码体制中的密钥分发问题，使得通信双方可以通过公开信道安全地交换共享密钥。

提出了公钥密码学的概念，共享的是公钥，收到对方公钥之后，在对方公钥的基础上运算得到共享密钥。

2.2 协议细节

最终实现了什么目的

最终，Alice和Bob在一个非安全信道上实现了一个安全的秘密共享。并获得一个密钥，可以加密他们的对话。

2.3 DH密钥交换协议存在的漏洞

然而，没有相互身份认证的DH密钥交换协议可能会遭受中间人攻击、模拟攻击和重播攻击。于是在这个基础之上就衍生出了AKE。认证密钥交换协议，交换密钥的双方必须提前获得身份认证才能进行密钥交换。

2.4 安全属性(待完善)

中间人攻击、模拟攻击和重播攻击

0x03 总结

为了传递消息，传输另一个密钥加密的会话密钥，方案不可行。我们使用基于离散对数难题的DH-Key Exchange算法，实现密钥的安全共享，达到目的。

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