一、概念

身份鉴别主要利用something you have、something you know、something you are这三个方面实现，常见的身份鉴别有口令鉴别、SocialAuthenticcation、生物特征鉴别、基于可信设备的身份鉴别和多因素身份鉴别等。口令鉴别的方式有两种，一种是熟悉的数字口令、另一种是图形口令，口令鉴别的安全性依赖于口令的保密性和复杂度，很容易遭受弱口令攻击、暴力破解攻击、涂抹攻击和肩窥攻击等。Sosial鉴别是通过关联的社交人际关系对用户进行身份鉴别，比如当微信被锁时，需要几个好友发送消息帮忙解锁，这样的鉴别方式使得这种身份鉴别方法的适用范围很小。FiDO U2F鉴别器、智能卡和早期的USB-Key等这些需要额外硬件设备的身份鉴别方式被统一归类到基于可信设备的身份鉴别。生物特征鉴别方式是利用用户独一无二的生物特征来鉴别用户身份，常见的有大家熟知的指纹、虹膜和面部识别，这些都属于生物特征鉴别里的生理特征鉴别方式。近两年，由于持续性身份鉴别逐渐受到重视，行为特征用于身份鉴别也被人熟知，虽然行为特征的身份鉴别准确率比生理特征低，但是不需要额外的硬件设备，可以持续性的鉴别也是行为特征的优势。

针对身份鉴别，常见的攻击类型有被动攻击、主动攻击、暴力破解攻击、字典攻击、重放攻击、中间人攻击和并行会话攻击等。

Ø被动攻击

u攻击者无法与通信任一参与方交互

u攻击者可以根据获取到的通信数据破坏通信过程

Ø主动攻击

u攻击者可以干涉通信，改变会话内容

u 攻击者可能创建、伪造、更改、替换、阻止或重放通信会话内容

Ø暴力破解攻击

u通过猜测可能构成密码的所有组合，测试密码的正确性

u 随着密码的长度增加，找到正确密码的时间开销也会逐步增加

Ø字典攻击

u相比于暴力破解攻击，字典攻击的猜测范围更精准（常见弱口令、系统/设备默认口令）

u成功率较高，因为很多人的密码习惯使用单一、简单的密码

Ø重放攻击

u恶意重复或延迟有效数据

Ø中间人攻击

u攻击者恶意重放甚至改变双方之间的通信内容，让通信双方误以为他们正在直接通信

Ø并行会话攻击

u同时执行两个或多个会话

u从一个会话中截取到的信息被用于另一个会话中

针对多个身份鉴别协议的一系列攻击，需要制定一套安全标准以避免此类攻击，我们用基本的协议来举例说明。协议2-1允许B对A进行身份验证；中间人攻击、重放攻击。协议2-2允许相互认证；A、B的动作都是相同的操作，所以很好重放，就可以让A帮攻击者解密信息。修改2-2为协议2-3，A必须证明他有能力解密当前值；B必须证明他有能力加密，入侵者不能再将一方误用为oracle“解密服务器”，但是，当A的服务器支持双向鉴别，可同时作为发起/响应方，并且每一个会话使用单独的TCP处理线程，通常而言线程之间不会相互比较，2-3会受到并行会话攻击。

协议2-3中能被并行会话攻击的原因是对N1和N2的加密操作是相同的，即N1与E(N1)的关系，和N2与E(N2)的关系相同，所以在由A启动的协议中运行的值可以用于由B启动的协议运行，不同方向的加密表达式必须是非对称的，协议2-4中，引入异或操作，作为发起方or响应方，能力/动作不一样，即N1与E(N1 xorB)的关系，不同于N2与E(N2)的关系。

但其实，2-4换汤不换药，也很容易被利用，异或操作的特性导致攻击能够成功。

四、移动设备近距离身份鉴别

2015年LiLingjun（A Proximity Authentication Systemfor Smartphones，TDSC 2015）等人提出了用于近距离移动设备在无线网络中通信时新的身份鉴别方式，主要思想是将两个移动设备并列，在屏幕上滑动手指，获得相似手指移动轨迹，利用屏幕上的传感器在两个设备上获得两组原始数据，由于两个手指在同一只手上，所以峰值之间的时间间隔比较相近，在做了大量统计分析后，得出相邻峰值之间的时间间隔在【0，130】之间，其中在【0，48】之间最为集中，而右下角这张图是两个移动设备上获得的峰值时间差对比情况，黄色条表示同一设备上获得时间差的差异，小于3的占82.97%，而在不同设备上时间差的差异是绿色条，小于3的占74.73%。这样获取到的两个设备上的原始特征即时间差无法完全相同，无法直接作为共同特征对两个设备进行身份鉴别。

因此，LiLingjun等人引入了特征协商来计算共同特征。左下角这张图就是特征协商中比较关键的一步，前面说到，两个移动设备获取的原始特征之间差值3，假设Alice的一个原始特征为ai，扩展这个特征成7个特征，构成对应特征子集，将扩展后的每个值哈希后发送给Bob，Bob把自己的特征b哈希后对比特征子集哈希，如果有相同的哈希，则留下对应的原始特征作为共同特征，发送对应的哈希给Alice，由于Alice有所有扩展特征的哈希，所以Alice也能获得收到的哈希值对应的特征值，最后，Alice和Bob获得相同的特征集。转化为字符串w，用于生成会话密钥，这密钥协商协议其实是DH密钥协商协议的变体，原始的DH很容易遭受中间人攻击，加入了字符串w后，可以有效抵抗中间人攻击。Alice和Bob就可以用协商好的会话密钥进行通信。