WO2000027070A1 - Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz - Google Patents

Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz Download PDF

Info

Publication number
WO2000027070A1
WO2000027070A1 PCT/DE1999/003262 DE9903262W WO0027070A1 WO 2000027070 A1 WO2000027070 A1 WO 2000027070A1 DE 9903262 W DE9903262 W DE 9903262W WO 0027070 A1 WO0027070 A1 WO 0027070A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
instance
key
result
group
encrypted
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/003262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Euchner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP99957877A priority Critical patent/EP1125395B1/de
Priority to JP2000580336A priority patent/JP2003503864A/ja
Priority to US09/831,046 priority patent/US7007164B1/en
Priority to DE59911205T priority patent/DE59911205D1/de
Publication of WO2000027070A1 publication Critical patent/WO2000027070A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0838—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these
    • H04L9/0841—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these involving Diffie-Hellman or related key agreement protocols
    • H04L9/0844—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these involving Diffie-Hellman or related key agreement protocols with user authentication or key authentication, e.g. ElGamal, MTI, MQV-Menezes-Qu-Vanstone protocol or Diffie-Hellman protocols using implicitly-certified keys
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3297—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving time stamps, e.g. generation of time stamps

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for authenticating a first instance with a second instance and / or vice versa.
  • a first instance In the context of authentication (also: authentication), a first instance reliably declares to a second instance that it is actually the first instance. Accordingly, when transmitting (confidential) data, it must be ensured who it actually comes from.
  • a symmetrical encryption method is known from [1].
  • a key is used for both encryption and decryption.
  • An attacker who comes into possession of such a key can transform plain text (the information to be encrypted) into key text and vice versa.
  • the symmetrical encryption method is also called private key method or method with a secret key.
  • a well-known algorithm for symmetric encryption is the DES algorithm (Data Encryption
  • An asymmetric encryption method is known from [2].
  • a participant is assigned a key system consisting of two keys rather than a single one: with one key, the plain text is mapped into a transformed form, the other key enables the inverse operation and converts the transformed text into plain text.
  • Such a procedure is called asymmetrical because the two sides involved in a cryptographic operation are different Insert the key (of a key system).
  • One of the two keys for example a key p, can be made public if the following properties are met: - It is not possible with reasonable effort to derive a secret key s necessary for the inverse operation from the key p. - Even if plain text is transformed with the (public) key p, it is not possible to derive the (secret) key s from it.
  • the asymmetrical encryption method is also called a public key method with a publicly known key.
  • x also called plain text
  • c: V (x, k)
  • key a secret
  • the plaintext x can be reconstructed by knowing c and k.
  • encryption also means a so-called one-way encryption with the property that there is no inverse, efficiently calculable decryption method. Examples of such a one-way encryption method is a cryptographic one-way function or a cryptographic hash function, for example the algorithm SHA-1, see [4].
  • Trustcenters which enjoys trustworthiness and with whose help general authenticity is ensured.
  • setting up such a trust center and distributing the keys from this trust center are extremely complex. For example, when assigning the keys, it must be ensured that the addressee and no potential attacker really receives the key or keys. Accordingly, the costs for setting up and operating the trust center are high.
  • the object of the invention is to ensure authentication, with no special effort having to be invested for a certification authority or a trust center.
  • Authentication specified by a first instance with a second instance in which a Operation A (x, g) is carried out on a (public) predetermined known value g and a value x known only to the first instance.
  • the result of the first operation is encrypted with a first key known to the first and the second instance. That by means of the first
  • One embodiment consists in the fact that the first operation A (x, g) is an asymmetrical cryptographic process.
  • the first operation can be carried out on any finite and cyclic group G.
  • the first operation A (x, g) is a Diffie-Hellman function G (g).
  • the first operation can also be an RSA function x.
  • group G being one of the following groups: a) a multiplicative group Fq of a finite one
  • Another development consists in the fact that the result of the first operation is a second key with which the first instance is authorized to perform a service on the second instance.
  • the second key is a so-called “session key” or an authorization linked to an application.
  • the second key is determined to be xy G (g y ) y by the second instance performing an operation G (g) with a secret number y known only to it.
  • the result of this second operation is the first
  • Another embodiment is that the encryption with the first key is carried out using a one-way function, in particular a cryptographic one-way function.
  • a one-way function is characterized in that it can be easily calculated in one direction, but its inversion can only be carried out with such great effort that this possibility can be neglected in practice.
  • An example of such a one-way function is a cryptographic hash function which generates an output B from an input A. Based on the output B, the input A cannot be concluded even if the algorithm of the hash function is known.
  • the encryption which is carried out with the first key corresponds to a symmetrical encryption method.
  • the transmitted data is confidential data.
  • an arrangement for authentication in which a processor unit is provided which is set up in such a way that a) a first operation A (x, g) on a predetermined known value g and only one of a first instance first instance known value x is feasible; b) in which the result of the first operation can be encrypted with a first key known to the first and a second instance; c) in which the result of the first operation encrypted with the first key can be transmitted from the first instance to the second instance; d) in which the result of the first operation is decrypted by the second instance with the first key and the first instance can thus be authenticated.
  • Fig.l is a sketch for agreeing a common key between two instances, each of which is guaranteed authenticity
  • FIG. 2 shows a sketch according to FIG. 1 using the DES algorithm
  • FIG. 3 shows a processor unit
  • Fig.l a sketch is shown to agree a common key between two instances, each of which is guaranteed authenticity.
  • An instance A 101 selects a random number x in a body "mod p-1" (see block 103).
  • a message 104 is sent from the instance 101 to an instance 102, which has the following format:
  • x is a secret random value of instance A 101
  • y is a secret random value of instance B 102
  • g is a generator according to the Diffie-Hellman
  • T A a time stamp of the instance A when the message is generated or sent
  • Tg is a time stamp of instance B when the message is generated or sent
  • ID A is an identification feature of instance A
  • ID ß an identification feature of the instance B
  • g mod p eei openly public Diffie-Hellman key of the instance A
  • yg mod p a Diffie-Hellman public key that
  • the second instance 102 transmits a message 107 with the format
  • the first instance 101 then becomes the operation in a step 108
  • Encryption method e.g. of the DES algorithm [5], instead of the one-way hash function H, is shown in FIG. 2.
  • Blocks 101, 102, 103, 105, 106 and 108 are identical to FIG. 1 in FIG.
  • the message 201 transmitted from the first instance 101 to the second instance 102 has the format
  • ENCpw (M) is a symmetric method for
  • message 102 is sent from instance 102 to instance 101 in FIG. 2, which has the following format:
  • one message (message 104 in FIG. 1 or message 201 in FIG. 2) is sufficient to authenticate the first instance 101 against the second instance 102. If one disregards the fact that the second instance 102, for example a service to be performed within a network connection, for example the Internet, also has to authenticate, it may be sufficient if only the first instance 101 authenticates itself. This is already the case after the transmission of the first messages 104 and 201. If, in particular, the first instance 101 dials into the second instance 102, it can often be assumed that this second Instance 102 is also the correct instance. Conversely, the second instance 102 must be able to assume that the caller (the first instance 101) is also the person for whom he claims to be. In this direction, the authenticity check is important in this direction, from the first instance 101 to the second instance 102.
  • the processor unit PRZE comprises a processor CPU, a memory SPE and an input / output interface IOS, which is used in different ways via an interface IFC: an output is visible on a monitor MON and / or on a printer via a graphic interface PRT issued. An entry is made using a mouse MAS or a keyboard TAST.
  • the processor unit PRZE also has a data bus BUS, which ensures the connection of a memory MEM, the processor CPU and the input / output interface IOS.
  • additional components can be connected to the data bus BUS, for example additional memory, data storage (hard disk) or scanner.

Abstract

Um eine erste Instanz bei einer zweiten Instanz zu authentifizieren, wird mittels eines asymmetrischen Kryptoverfahrens eine erste Zahl erzeugt. Diese erste Zahl wird symmetrisch verschlüsselt und an die zweite Instanz übertragen. Die zweite Instanz überprüft die erste Zahl durch Entschlüsselung der zweiten Zahl und authentifiziert damit die erste Instanz.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Authentifikation von einer ersten Instanz und einer zweiten Instanz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Authentifikation einer ersten Instanz mit einer zweiten Instanz und/oder umgekehrt.
Im Rahmen einer Authentifikation (auch: Authentifizierung) erklärt eine erste Instanz gegenüber einer zweiten Instanz verläßlich, daß sie auch tatsächlich die erste Instanz ist. Entsprechend ist bei der Übermittlung von (vertraulichen) Daten sicherzustellen, von wem diese tatsächlich stammen.
Ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren ist aus [1] bekannt. Bei dem symmetrischen Verschlüsselungsverfahren wird ein Schlüssel sowohl für die Ver- als auch für die Entschlüsselung verwendet. Ein Angreifer, der in den Besitz solch eines Schlüssels kommt, kann einen Klartext (die zu verschlüsselnde Information) in Schlüsseltext und umgekehrt transformieren. Das symmetrische Verschlüsselungsverfahren heißt auch Private-Key-Verfahren oder Verfahren mit geheimem Schlüssel. Ein bekannter Algorithmus zur symmetrischen Verschlüsselung ist der DES-Algorithmus (Data Encryption
Standard) . Er wurde im Jahre 1974 standardisiert unter ANSI X3.92-1981.
Ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren ist aus [2] bekannt. Dabei ist einem Teilnehmer nicht ein einzelner, sondern ein Schlüsselsystem aus zwei Schlüsseln zugeordnet: Mit dem einen Schlüssel wird die Abbildung des Klartext in eine transformierte Form bewirkt, der andere Schlüssel ermöglicht die inverse Operation und überführt den transformierten Text in Klartext. Solch ein Verfahren heißt asymmetrisch, weil beide Seiten, die an einer kryptographischen Operation beteiligt sind, verschiedene Schlüssel (eines Schlüsselsystems) einsetzen. Einer der beiden Schlüssel, z.B. ein Schlüssel p, kann öffentlich bekannt gemacht werden, wenn folgende Eigenschaften erfüllt sind: - Es ist nicht mit vertretbarem Aufwand möglich, aus dem Schlüssel p einen zur inversen Operation notwendigen geheimen Schlüssel s abzuleiten. - Selbst wenn Klartext mit dem (öffentlichen) Schlüssel p transformiert wird, ist es nicht möglich, daraus den (geheimen) Schlüssel s abzuleiten.
Aus diesem Grund heißt das asymmetrische Verschlüsselungsverfahren auch mit einem öffentlich bekanntmachbaren Schlüssel p Public-Key-Verfahren.
Grundsätzlich ist es möglich, den geheimen Schlüssel s aus dem öffentlichen Schlüssel p herzuleiten. Dies wird jedoch insbesondere dadurch beliebig aufwendig, daß Algorithmen gewählt werden, die auf Problemen der Komplexitätstheorie beruhen. Man spricht bei diesem Algorithmen auch von sogenannten "one-way-trapdoor"-Funktionen. Ein bekannter Vertreter für ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren ist das Diffie-Hellman-Verfahren [6]. Dieses Verfahren läßt sich insbesondere zur Schlüsselverteilung (Diffie-Hellman key agreement, exponential key exchange) einsetzen.
Unter dem Begriff Verschlüsselung wird die allgemeine Anwendung eines kryptographischen Verfahrens V(x,k) verstanden, bei dem ein vorgegebener Eingabewert x (auch Klartext genannt) mittels eines Geheimnisses k (Schlüssel) in einen Chiffretext c := V(x,k) überführt wird. Mittels eines inversen Entschlüsselungsverfahrens kann durch Kenntnis von c und k der Klartext x rekonstruiert werden. Unter dem Begriff Verschlüsselung versteht man auch eine sogenannte Einweg- Verschlüsselung mit der Eigenschaft, daß es kein inverses, effizient berechenbares Entschlüsselungsverfahren gibt. Beispiele für solch ein Einweg-Verschlüsselungsverfahren ist eine kryptographische Einwegfunktion bzw. eine kryptographische Hashfunktionen, beispielsweise der Algorithmus SHA-1, siehe [4] .
Nun besteht in der Praxis das Problem, daß sichergestellt sein muß, daß ein öffentlicher Schlüssel, der zur Verifikation einer elektronischen Unterschrift eingesetzt wird, tatsächlich der öffentliche Schlüssel dessen ist, von dem man annimmt, daß er der Urheber der übermittelten Daten ist (Gewährleistung der Authentizität des Urhebers) . Somit muß der öffentliche Schlüssel zwar nicht geheimgehalten werden, aber er muß authentisch sein. Es gibt bekannte Mechanismen (siehe [3]), die mit viel Aufwand sicherstellen, daß die Authentizität gewährleistet ist. Ein solcher Mechanismus ist die Einrichtung eines sogenannten
Trustcenters, das Vertrauenswürdigkeit genießt und mit dessen Hilfe eine allgemeine Authentizität sichergestellt wird. Die Errichtung eines solchen Trustcenters und die Verteilung der Schlüssel von diesem Trustcenter aus sind jedoch überaus aufwendig. Beispielsweise muß bei der Schlüsselvergabe sichergestellt sein, daß auch wirklich der Adressat und kein potentieller Angreifer den Schlüssel bzw. die Schlüssel erhält. Dementsprechend hoch sich die Kosten für Einrichtung und Betrieb des Trustcenters.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Authentifikation sicherzustellen, wobei kein gesonderter Aufwand für eine Zertifizierungsinstanz oder ein Trustcenter investiert werden muß.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur
Authentifikation von einer ersten Instanz mit einer zweiten Instanz angegeben, bei dem von der ersten Instanz eine Operation A(x,g) auf einem (öffentlich) vorgegebenen bekannten Wert g und einem nur der ersten Instanz bekannten Wert x durchgeführt wird. Das Ergebnis der ersten Operation wird mit einem der ersten und der zweiten Instanz bekannten ersten Schlüssel verschlüsselt. Das mittels des ersten
Schlüssels verschlüsselte Ergebnis der ersten Operation wird von der ersten Instanz zu der zweiten Instanz übermittelt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß ein symmetrisches Verfahren eingesetzt wird, um eine Authentizität einer
Instanz gegenüber einer weiteren Instanz herzustellen. Diese Authentizität wird bewirkt ohne Einrichtung einer gesonderten Zertifizierungsinstanz oder eines Trustcenters.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die erste Operation A(x,g) ein asymmetrisches Kryptoverfahren ist. Insbesondere kann die erste Operation auf einer beliebigen endlichen und zyklischen Gruppe G durchgeführt werden.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die erste Operation A(x,g) eine Diffie-Hellman-Funktion G(g ) ist.
Alternativ kann die erste Operation auch eine RSA-Funktion x sein.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Gruppe G eine der folgenden Gruppen ist: a) eine multiplikative Gruppe Fq eines endlichen
Körpers Fq, insbesondere mit
• einer multiplikativen Gruppe Zp der ganzen Zahlen modulo einer vorgegebenen Primzahl p;
* m
• einer multiplikativen Gruppe Ff- mit t = 2 über einem endlichen Körper F^ der Charakteristik 2 ;
• einer Gruppe der Einheiten Zn mit n als einer zusammengesetzten ganzen Zahl; b) eine Gruppe von Punkten auf einer elliptischen Kurve über einem endlichen Körper; c) eine Jacobivariante einer hyperelliptischen Kurve über einem endlichen Körper.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß das Ergebnis der ersten Operation ein zweiter Schlüssel ist, mit dem die erste Instanz zur Wahrnehmung eines Dienstes auf der zweiten Instanz autorisiert wird.
Eine zusätzliche Ausgestaltung besteht darin, daß der zweite Schlüssel ein sogenannter "Sessionkey" oder eine an eine Applikation gebundene Berechtigung ist.
Auch ist es eine Weiterbildung, daß der zweite Schlüssel bestimmt wird zu xy G(g y) y indem von der zweiten Instanz eine Operation G(g ) mit einer nur ihr bekannten geheimen Zahl y durchgeführt wird. Das Ergebnis dieser zweiten Operation wird mit dem ersten
Schlüssel verschlüsselt und an die erste Instanz übermittelt.
Eine zusätzliche Weiterbildung besteht darin, daß zur Generierung des zweiten Schlüssels das Diffie-Hellmann- Verfahren eingesetzt wird.
Eine andere Ausgestaltung besteht darin, daß die Verschlüsselung mit dem ersten Schlüssel anhand einer Einwegfunktion, insbesondere einer kryptographischen Einwegfunktion durchgeführt wird. Eine Einwegfunktion zeichnet sich dadurch aus, daß sie in einer Richtung leicht zu berechnen, ihre Invertierung aber nur mit so großem Aufwand machbar ist, daß diese Möglichkeit in der Praxis vernachlässigt werden kann. Ein Beispiel für solch eine Einwegfunktion ist eine kryptographische Hashfunktion, die aus einer Eingabe A eine Ausgabe B erzeugt. Anhand der Ausgabe B kann nicht auf die Eingabe A rückgeschlossen werden, selbst wenn der Algorithmus der Hashfunktion bekannt ist.
Auch ist es eine Weiterbildung, daß die Verschlüsselung, die mit dem ersten Schlüssel durchgeführt wird, einem symmetrischen Verschlüsselungsverfahren entspricht.
Schließlich ist es eine Weiterbildung, daß die übermittelten Daten vertrauliche Daten sind.
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe eine Anordnung zur Authentifikation angegeben, bei der eine Prozessoreinheit vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, daß a) von einer ersten Instanz eine erste Operation A(x,g) auf einem vorgegebenen bekannten Wert g und einem nur der ersten Instanz bekannten Wert x durchführbar ist; b) bei dem das Ergebnis der ersten Operation mit einem der ersten und einer zweiten Instanz bekannten ersten Schlüssel verschlüsselbar ist; c) bei dem das mit dem ersten Schlüssel verschlüsselte Ergebnis der ersten Operation von der ersten Instanz zu der zweiten Instanz übermittelbar ist; d) bei dem von der zweiten Instanz mit dem ersten Schlüssel das Ergebnis der ersten Operation entschlüsselt wird und somit die erste Instanz authentifizierbar ist.
Diese Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner vorstehend erläuterten Weiterbildungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert. Es zeigen
Fig.l eine Skizze zur Vereinbarung eines gemeinsamen Schlüssels zwischen zwei Instanzen, deren jede Authentizität jeweils sichergestellt ist;
Fig.2 eine Skizze gemäß Fig.l unter Einsatz des DES- Algorithmus;
Fig.3 eine Prozessoreinheit.
In Fig.l ist eine Skizze dargestellt zur Vereinbarung eines gemeinsamen Schlüssels zwischen zwei Instanzen, deren jede Authentizität jeweils sichergestellt ist. Eine Instanz A 101 wählt eine zufällige Zahl x in einem Körper "mod p-1" (siehe Block 103) . Nun wird von der Instanz 101 an eine Instanz 102 eine Nachricht 104 geschickt, die folgendes Format aufweist:
X X g, p, TA, IDA, g mod p, H(g mod p, PW, IDA, TA, ... ) ,
wobei x einen geheimen Zufallswert der Instanz A 101, y einen geheimen Zufallswert der Instanz B 102, g einen Generator nach dem Diffie-Hellman-
Verfahren, p eine Primzahl für das Diffie-Hellman-
Verfahren, TA einen Zeitstempel der Instanz A beim Erzeugen bzw. Absenden der Nachricht,
Tg einen Zeitstempel der Instanz B beim Erzeugen bzw. Absenden der Nachricht, IDA ein Identifikationsmerkmal der Instanz A,
IDß ein Identifikationsmerkmal der Instanz B, g mod p eeiinn ööffffeennttlicher Diffie-Hellman-Schlüssel der Instanz A, y g mod p ein öffentlicher Diffie-Hellman-Schlüssel der
Instanz B, PW ein gemeinsames Geheimnis zwischen den
Instanzen A und B (Paßwort, "shared secret"), H(M) eine kryptographische Einwegfunktion
(Hashfunktion) über die Parameter M, KEY ein beiden Instanzen A und B gemeinsamer
Sessionkey.
bezeichnen. Ist diese Nachricht bei der Instanz 102 angekommen, wird dort (siehe Block 105) eine zufällige Zahl y aus dem Körper "mod p-1" gewählt und in einem Block 106 ein gemeinsamer Schlüssel vereinbart zu
KEY = gXY mod p.
Die zweite Instanz 102 übermittelt eine Nachricht 107 mit dem Format
TB, IDB. gY mod p, H(gY mod p, PW, IDB, TB, ... )
an die erste Instanz 101. Die erste Instanz 101 wird daraufhin in einem Schritt 108 die Operation
KEY = gXY mod p
aus, woraus sich ebenfalls der gemeinsame Schlüssel KEY ergibt.
Hierbei sei ausdrücklich angemerkt, daß beispielhaft der Körper "mod p-1" als eine von vielen Möglichkeiten herausgegriffen wurde. Ferner werden die Nachrichten 104 und 107 als jeweils eine Möglichkeit von vielen angesehen. Insbesondere sind die zur Adressierung angeführten Felder innerhalb der Nachrichten abhängig von der Applikation bzw. dem verwendeten Übertragungsprotokoll. In Fig.l wird eine kryptographische Einweg-Hashfunktion H verwendet. Ein Beispiel zur Übermittlung einer solchen Einweg-Hashfunktion ist der SHA-1-Algorithmus (vergleiche [4]). Der Einsatz eines symmetrischen
Verschlüsselungsverfahrens, z.B. des DES-Algorithmus [5], anstatt der Einweg-Hashfunktion H, wird in Fig.2 dargestellt, Die Blöcke 101, 102, 103, 105, 106 und 108 sind in Fig.2 identisch zu Fig.l. Die von der ersten Instanz 101 an die zweite Instanz 102 übertragene Nachricht 201 hat das Format
X X g, p, TA, IDA, g mod p, ENCp^(g mod p, PW,
IDA' TA' • • • ) '
wobei ENCpw(M) ein symmetrisches Verfahren zur
Verschlüsselung des Parameters M mit dem
Schlüssel PW bezeichnet .
In umgekehrter Richtung wird von der Instanz 102 an die Instanz 101 in Fig.2 die Nachricht 202 verschickt, die folgendes Format aufweist:
TB IDB, gY mod p, ENCPW(gy mod p, PW, IDB, TB, ... ) .
Hierbei sei insbesondere vermerkt, daß jeweils eine Nachricht (in Fig.l die Nachricht 104 bzw. in Fig.2 die Nachricht 201) ausreicht, um die erste Instanz 101 gegenüber der zweiten Instanz 102 zu authentifizieren. Sieht man davon ab, daß sich auch die zweite Instanz 102, beispielsweise ein wahrzunehmender Dienst innerhalb einer Netzwerkverbindung, z.B. dem Internet, authentifizieren muß, so kann es ausreichen, wenn lediglich die erste Instanz 101 sich authentifiziert. Dies ist bereits nach Übertragung der jeweils ersten Nachrichten 104 und 201 gegeben. Wählt sich insbesondere die erste Instanz 101 bei der zweiten Instanz 102 ein, so ist häufig davon auszugehen, daß diese zweite Instanz 102 auch die richtige Instanz ist. Umgekehrt muß die zweite Instanz 102 davon ausgehen können, daß der Anrufer (die erste Instanz 101) auch der ist, für den er sich ausgibt. Somit ist in dieser Richtung, von der ersten Instanz 101 zur zweiten Instanz 102, die Prüfung der Authentizität wichtig.
In Fig.3 ist eine Prozessoreinheit PRZE dargestellt. Die Prozessoreinheit PRZE umfaßt einen Prozessor CPU, einen Speicher SPE und eine Input/Output-Schnittstelle IOS, die über ein Interface IFC auf unterschiedliche Art und Weise genutzt wird: Über eine Grafikschnittstelle wird eine Ausgabe auf einem Monitor MON sichtbar und/oder auf einem Drucker PRT ausgegeben. Eine Eingabe erfolgt über eine Maus MAS oder eine Tastatur TAST. Auch verfügt die Prozessoreinheit PRZE über einen Datenbus BUS, der die Verbindung von einem Speicher MEM, dem Prozessor CPU und der Input/Output-Schnittstelle IOS gewährleistet. Weiterhin sind an den Datenbus BUS zusätzliche Komponenten anschließbar, z.B. zusätzlicher Speicher, Datenspeicher (Festplatte) oder Scanner.
Literaturverzeichnis :
[1] Christoph Ruland: Informationssicherheit in Datennetzen, DATACOM-Verlang, Bergheim 1993, ISBN 3-89238-081-3, Seiten 42-46.
[2] Christoph Ruland: Informationssicherheit in Datennetzen, DATACOM-Verlang, Bergheim 1993, ISBN 3-89238-081-3, Seiten 73-85.
[3] Christoph Ruland: Informationssicherheit in Datennetzen, DATACOM-Verlang, Bergheim 1993, ISBN 3-89238-081-3, Seiten 101-117.
[4] NIST, FIPS PUB 180-1: Secure Hash Standard, April 1995; http: //csrc. nist.gov/fips/fipl80-l .ps
[5] NIST, FIPS PUB 81: DES Modes of Operation, December 1980; http : //www. itl . nist . gov/div897/pubs/fip81. htm
[6] A. Menezes, P. v. Oorschot, S. Vanstone: Handbook of
Applied Cryptography; CRC Press 1996, ISBN 0-8493-8523-7; chapter 12.6 (pp. 515-524).

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Authentifikation, a) bei dem von einer ersten Instanz eine erste Operation A(x,g) auf einem vorgegebenen bekannten Wert g und einem nur der ersten Instanz bekannten Wert x durchgeführt wird; b) bei dem das Ergebnis der ersten Operation mit einem der ersten und einer zweiten Instanz bekannten ersten Schlüssel verschlüsselt wird; c) bei dem das mit dem ersten Schlüssel verschlüsselte Ergebnis der ersten Operation von der ersten Instanz zu der zweiten Instanz übermittelt wird; d) bei dem von der zweiten Instanz mit dem ersten Schlüssel das Ergebnis der ersten Operation entschlüsselt wird und somit die erste Instanz authentifiziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Operation A(x,g) ein asymmetrisches Kryptoverfahren ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Operation A(g,x) a) eine Diffie-Hellman-Funktion G(g ) ist, wobei G() eine beliebige, endliche zyklische Gruppe G ist; g b) eine RSA-Funktion x ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Operation auf einer Gruppe G durchgeführt wird, wobei die Gruppe G eine der folgenden
Gruppen ist: a) eine multiplikative Gruppe Fq eines endlichen
Körpers Fq, insbesondere mit • einer multiplikativen Gruppe Zp der ganzen
Zahlen modulo einer vorgegebenen Primzahl p; * m
• einer multiplikativen Gruppe F(- mit t = 2 über einem endlichen Körper F der Charakteristik 2;
• einer Gruppe der Einheiten Zn mit n als einer zusammengesetzten ganzen Zahl; b) eine Gruppe von Punkten auf einer elliptischen Kurve über einem endlichen Körper; c) eine Jacobivariante einer hyperelliptischen Kurve über einem endlichen Körper.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ergebnis der ersten Operation ein zweiter Schlüssel ist, mit dem die erste Instanz zur Wahrnehmung eines Dienstes auf der zweiten Instanz autorisiert wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der zweite Schlüssel ein Sessionkey oder eine an eine Applikation gebundene Berechtigung ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der zweite Schlüssel bestimmt wird zu
G(gxy),
indem von der zweiten Instanz eine zweite Operation G(gy) mit einer nur ihr bekannten geheimen Zahl y durchgeführt, das Ergebnis dieser zweiten Operation mit dem ersten Schlüssel verschlüsselt und an die erste Instanz übermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Erzeugung des zweiten Schlüssels das Diffie- Hellman-Verfahren eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verschlüsselung mit dem ersten Schlüssel anhand einer Einwegfunktion, insbesondere einer kryptographischen Einwegfunktion, durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verschlüsselung mit dem ersten Schlüssel anhand eines symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die übermittelten Daten vertrauliche Daten sind.
12. Anordnung zur Authentifikation, bei der eine Prozessoreinheit vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, daß a) von einer ersten Instanz eine erste Operation A(x,g) auf einem vorgegebenen bekannten Wert g und einem nur der ersten Instanz bekannten Wert x durchführbar ist; b) bei dem das Ergebnis der ersten Operation mit einem der ersten und einer zweiten Instanz bekannten ersten Schlüssel verschlüsselbar ist; c) bei dem das mit dem ersten Schlüssel verschlüsselte Ergebnis der ersten Operation von der ersten Instanz zu der zweiten Instanz übermittelbar ist; d) bei dem von der zweiten Instanz mit dem ersten Schlüssel das Ergebnis der ersten Operation entschlüsselt wird und somit die erste Instanz authentifizierbar ist.
PCT/DE1999/003262 1998-11-03 1999-10-11 Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz WO2000027070A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99957877A EP1125395B1 (de) 1998-11-03 1999-10-11 Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz
JP2000580336A JP2003503864A (ja) 1998-11-03 1999-10-11 第１インスタンスおよび第２インスタンスを認証する方法および装置
US09/831,046 US7007164B1 (en) 1998-11-03 1999-10-11 Method and array for authenticating a first instance and a second instance
DE59911205T DE59911205D1 (de) 1998-11-03 1999-10-11 Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19850665A DE19850665A1 (de) 1998-11-03 1998-11-03 Verfahren und Anordnung zur Authentifikation von einer ersten Instanz und einer zweiten Instanz
DE19850665.1 1998-11-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000027070A1 true WO2000027070A1 (de) 2000-05-11

Family

ID=7886550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1999/003262 WO2000027070A1 (de) 1998-11-03 1999-10-11 Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7007164B1 (de)
EP (1) EP1125395B1 (de)
JP (1) JP2003503864A (de)
CN (1) CN1144418C (de)
DE (2) DE19850665A1 (de)
WO (1) WO2000027070A1 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7315948B1 (en) * 1999-12-10 2008-01-01 International Business Machines Corporation Time stamping method employing a separate ticket and stub
FI109864B (fi) * 2000-03-30 2002-10-15 Nokia Corp Tilaajan autentikaatio
FR2810481B1 (fr) * 2000-06-20 2003-04-04 Gemplus Card Int Controle d'acces a un moyen de traitement de donnees
GB2384403B (en) * 2002-01-17 2004-04-28 Toshiba Res Europ Ltd Data transmission links
US7249379B2 (en) * 2002-02-01 2007-07-24 Systems Advisory Group Enterprises, Inc. Method and apparatus for implementing process-based security in a computer system
US7353395B2 (en) * 2002-03-21 2008-04-01 Ntt Docomo Inc. Authenticated ID-based cryptosystem with no key escrow
US7725730B2 (en) * 2002-08-09 2010-05-25 Emc Corporation Cryptographic methods and apparatus for secure authentication
US7440571B2 (en) * 2002-12-03 2008-10-21 Nagravision S.A. Method for securing software updates
US7607009B2 (en) * 2003-02-10 2009-10-20 International Business Machines Corporation Method for distributing and authenticating public keys using time ordered exchanges
US7694136B2 (en) * 2003-02-10 2010-04-06 International Business Machines Corporation Method for distributing and authenticating public keys using hashed password protection
US7480384B2 (en) * 2003-02-10 2009-01-20 International Business Machines Corporation Method for distributing and authenticating public keys using random numbers and Diffie-Hellman public keys
US7409370B2 (en) * 2003-06-30 2008-08-05 Intel Corporation Secured and selective runtime auditing services using a trusted computing device
US7373509B2 (en) * 2003-12-31 2008-05-13 Intel Corporation Multi-authentication for a computing device connecting to a network
US20060206710A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Christian Gehrmann Network assisted terminal to SIM/UICC key establishment
CN1877627A (zh) * 2005-06-10 2006-12-13 中国科学院软件研究所 在线交易的电子支付系统和方法
KR101009871B1 (ko) * 2007-08-09 2011-01-19 한국과학기술원 통신 시스템에서 인증 방법
JP4995667B2 (ja) * 2007-08-28 2012-08-08 富士通株式会社 情報処理装置、サーバ装置、情報処理プログラム及び方法
US20110119489A1 (en) * 2007-09-07 2011-05-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Network and method for establishing a secure network
US8452017B2 (en) * 2007-12-21 2013-05-28 Research In Motion Limited Methods and systems for secure channel initialization transaction security based on a low entropy shared secret
US8990564B2 (en) * 2010-07-08 2015-03-24 Certicom Corp. System and method for performing device authentication using key agreement
US10333696B2 (en) 2015-01-12 2019-06-25 X-Prime, Inc. Systems and methods for implementing an efficient, scalable homomorphic transformation of encrypted data with minimal data expansion and improved processing efficiency
ES2706823T3 (es) * 2015-02-17 2019-04-01 Nagravision Sa Método de emparejamiento entre una unidad multimedia y al menos un operador, unidad multimedia, operador y entidad de personalización para la implementación de este método
KR20170035665A (ko) * 2015-09-23 2017-03-31 삼성에스디에스 주식회사 키 교환 장치 및 방법
US10797868B2 (en) * 2018-05-31 2020-10-06 Irdeto B.V. Shared secret establishment
US10841091B2 (en) 2018-10-02 2020-11-17 Capital One Services, Llc Systems and methods for cryptographic authentication of contactless cards
US10915888B1 (en) 2020-04-30 2021-02-09 Capital One Services, Llc Contactless card with multiple rotating security keys

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3915262A1 (de) * 1988-05-18 1989-11-30 Asea Brown Boveri Verfahren zur erzeugung von authentifizierten geheimschluesseln
US5241599A (en) * 1991-10-02 1993-08-31 At&T Bell Laboratories Cryptographic protocol for secure communications

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200770A (en) * 1977-09-06 1980-04-29 Stanford University Cryptographic apparatus and method
US5491749A (en) * 1993-12-30 1996-02-13 International Business Machines Corporation Method and apparatus for entity authentication and key distribution secure against off-line adversarial attacks
US5491750A (en) * 1993-12-30 1996-02-13 International Business Machines Corporation Method and apparatus for three-party entity authentication and key distribution using message authentication codes
JP3327368B2 (ja) * 1995-11-06 2002-09-24 日本電信電話株式会社 利用者パスワード認証方法
US6226383B1 (en) * 1996-04-17 2001-05-01 Integrity Sciences, Inc. Cryptographic methods for remote authentication
WO1997047109A1 (de) * 1996-06-05 1997-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum kryptographischen schlüsselmanagement zwischen einer ersten computereinheit und einer zweiten computereinheit
JPH10276185A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Hitachi Software Eng Co Ltd Ｉｄベース認証・鍵配送方法
CA2241705C (en) * 1998-06-26 2006-06-20 Certicom Corp. A method for preventing key-share attacks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3915262A1 (de) * 1988-05-18 1989-11-30 Asea Brown Boveri Verfahren zur erzeugung von authentifizierten geheimschluesseln
US5241599A (en) * 1991-10-02 1993-08-31 At&T Bell Laboratories Cryptographic protocol for secure communications

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIFFIE W ET AL: "Authentication and authenticated key exchanges", DESIGNS, CODES AND CRYPTOGRAPHY, JUNE 1992, NETHERLANDS, vol. 2, no. 2, pages 107 - 125, XP000653208, ISSN: 0925-1022 *
HARN L: "Modified key agreement protocol based on the digital signature standard", ELECTRONICS LETTERS, 16 MARCH 1995, UK, vol. 31, no. 6, pages 448 - 449, XP002132163, ISSN: 0013-5194 *
KOBLITZ N: "Elliptic curve cryptosystems", MATHEMATICS OF COMPUTATION, JAN. 1987, USA, vol. 48, no. 177, pages 203 - 209, XP000671098, ISSN: 0025-5718 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1125395A1 (de) 2001-08-22
US7007164B1 (en) 2006-02-28
CN1330820A (zh) 2002-01-09
EP1125395B1 (de) 2004-12-01
CN1144418C (zh) 2004-03-31
JP2003503864A (ja) 2003-01-28
DE59911205D1 (de) 2005-01-05
DE19850665A1 (de) 2000-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1125395B1 (de) Verfahren und anordnung zur authentifikation von einer ersten instanz und einer zweiten instanz
DE69918818T2 (de) Verfahren zur Erzeugung eines öffentlichen Schlüssels in einem sicheren digitalen Kommunikationssystem und implizites Zertifikat
EP0472714B1 (de) Verfahren zur authentifizierung eines eine datenstation benutzenden anwenders
DE19744786B4 (de) Digitalsignatur-Protokoll
DE102013203415B4 (de) Erstellen eines abgeleiteten Schlüssels aus einem kryptographischen Schlüssel mittels einer physikalisch nicht klonbaren Funktion
EP1080557B1 (de) Verfahren und anordnung zum rechnergestützten austausch kryptographischer schlüssel zwischen einer ersten computereinheit und einer zweiten computereinheit
DE102010002241B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur effizienten einseitigen Authentifizierung
EP1105998B1 (de) Verfahren und anordnung zur bildung eines geheimen kommunikationsschlüssels zu einem zuvor ermittelten asymmetrischen kryptographischen schlüsselpaar
DE102016210786A1 (de) Komponente zur Anbindung an einen Datenbus und Verfahren zur Umsetzung einer kryptografischen Funktionalität in einer solchen Komponente
DE102009045133A1 (de) Verfahren zum Manipulationsschutz von Sensordaten und Sensor hierzu
EP0383985A1 (de) Verfahren zur Identifikation von Teilnehmern sowie zur Generierung und Verifikation von elektronischen Unterschriften in einem Datenaustauschsystem
EP0820670A1 (de) Verfahren zum rechnergestützten austausch kryptographischer schlüssel zwischen einer benutzercomputereinheit u und einer netzcomputereinheit n
EP0903026A1 (de) Verfahren zum kryptographischen schlüsselmanagement zwischen einer ersten computereinheit und einer zweiten computereinheit
EP1368929B1 (de) Verfahren zur authentikation
EP2238733A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur sicheren datenübertragung in einem tachographensystem
WO1996037064A1 (de) Verfahren zum rechnergestützten austausch kryptographischer schlüssel zwischen einer ersten computereinheit und einer zweiten computereinheit
DE19622630C1 (de) Verfahren zum gruppenbasierten kryptographischen Schlüsselmanagement zwischen einer ersten Computereinheit und Gruppencomputereinheiten
DE112012000971B4 (de) Datenverschlüsselung
EP1423786A2 (de) Vorrichtung und verfahren zum berechnen eines ergebnisses einer modularen exponentiation
DE102008055076A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schutz von Daten, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt
DE102011013562B3 (de) Verfahren zur Authentisierung, RF-Chip-Dokument, RF-Chip-Lesegerät und Computerprogrammprodukte
WO2021249761A1 (de) Vorbereiten einer steuervorrichtung zur sicheren kommunikation
EP3050244B1 (de) Bereitstellung und verwendung pseudonymer schlüssel bei hybrider verschlüsselung
DE10216396A1 (de) Verfahren zur Authentisierung
WO2009095143A1 (de) Asymmetrisches kryptosystem

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 99814451.7

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999957877

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2000 580336

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09831046

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999957877

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1999957877

Country of ref document: EP