如何在发送加密数据时抵制MITM和重放攻击？

Question

假设我已经安全地与另一台计算机交换密钥（也许使用Diffie-Hellman），这是我的暂定解决方案：

  

包号+加密数据+消息验证码（MAC）

数据包编号是从0开始递增的数字。之后是加密数据本身，然后是两者的MAC。如果有人尝试进行MITM攻击，则MAC应该无法计算。如果他们尝试重播攻击，收件人会注意到它已收到该数据包号码。

我的推理是否有任何缺陷？

Answer 1

  

假设我已经安全地与另一台计算机交换密钥（可能使用Diffie-Hellman）

这是您面临最大危险的地方 - 如果中间人设法控制密钥交换（例如，通过与客户端及其自身建立一个密钥，并与服务器及其自身建立另一个密钥） ，然后MITM可以解密（并重新加密）一切。一旦建立了安全密钥交换，就应该对MITM攻击无懈可击。但困难的是确保密钥交换真正安全。

请参阅弗格森和施奈尔的Practical Cryptography（或Amazon），了解相关信息。

Answer 2

你并没有描述中间人的攻击，而是重播攻击。

通过MITM攻击，密钥交换被截获，并且您说您已经安全地交换了密钥 - 所以这不是问题。

重播攻击很容易减轻，你包含一个唯一的消息ID，然后在接收端检查它的唯一性。通常，每条消息都有一个到期日期和时间，因此您无需保留不断增长的消息ID列表以进行验证。

Answer 3

我对防止重播攻击的方法对我来说似乎是合理的。您实际上是在描述一个名为timestamping的方法。您的数据包编号是“虚拟时间”，收件人使用该时间来验证之前是否未发送该消息。

Answer 4

一旦密钥被交换，数据就不会被第三方截获或欺骗。 （除非你的数据包#clock循环。假设来自旧窗口的数据包可以被重播为来自新窗口。）这个问题的解决方案是时间戳（正如其他人所提到的那样）。但是，再次，如果这可以被破坏攻击者能够以某种方式妥协系统时间。 （如果他们是中间的人，他们可以假设模仿NTP服务器，并以这种方式修改客户的系统时间。）

然而，窃听者可以做的是将自己插入双方之间并破坏频道。这可能会导致发生新的密钥交换，这可以被观察到。为了使密钥交换真正安全，您必须使用第三方验证或只有两个沟通者知道的预共享密钥。