安全协议

安全协议的目标集合构成了安全协议的安全属性集。安全协议的目的就是保证安全属性在协议执行完毕时能够得以实现，评估安全协议的安全性就是检查其安全属性在协议执行时是否受到破坏。协议的安全属性主要包括机密性、完整性、认证性、不可否认性、公平性、匿名性、可用性、可追究性等。

例如，传输层安全协议（transportlayersecurity，TLS）是一种用于保护网络通信连接的安全协议。根据上述定义，它需要完成通信实体认证（entityauthentication，EA）和密钥协商的功能并达成建立网络中数据安全传输信道的目的，即保证数据的机密性、完整性和不可否认性等。为了完成这些功能，它要求参与通信的各方遵循特定的规则，具体的规则包括交替发送消息、算法和参数协商、实体认证、通信双方建立共享密钥、密钥确认、认证加密信道建立等。

安全协议的特点包括：①协议至少需要两个参与者。一个人可以通过执行一系列的步骤来完成某项任务，但它不构成协议。②协议自始至终是一个有序的过程。在前一步没有执行完之前，后面的步骤不允许执行，且每一个步骤必须执行。③通过执行协议必须能够完成某项任务。④协议本身必须明确且不存在歧义，而且是完善的，它能够给出各种可能情况的处理方式。协议的安全属性在协议执行完毕时能够得以实现和保障。

从不同的角度出发，安全协议有不同的分类方法。根据安全协议的功能，可以将其分为3类：①密钥交换协议。该类协议一般为通信双方或多方之间协商一个会话密钥，该会话密钥一般通过主密钥来产生。②认证协议。该类协议一般用来向一个实体提供对另一个实体身份的某种程度的确认，包括身份认证协议、消息认证协议、数据源认证协议和数据目的认证协议等。③认证密钥交换协议。该类协议结合了上述两者协议的目的，首先进行认证确定身份信息，通过认证后进行密钥交换来确定会话密钥，互联网中的大部分安全协议是该类协议。

此外，按照安全协议中采用的密钥算法的种类，又可以分为双钥（或公钥）协议、单钥（或私钥）协议或混合协议等；依据安全协议的应用环境，又可以分为互联网中的安全协议、卫星通信网络中的安全协议、无线传感器网络中的安全协议、射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）安全协议等；对于参与实体间拥有预共享长期密钥的安全协议，根据长期密钥的安全强度，又可以分为基于口令的安全协议和一般的预共享密钥安全协议。除此之外，还可以从其他的角度出发对安全协议进行分类。

上述两种安全协议的分析方法各有优劣。基于计算复杂性的方法所给出的安全性结论更为量化和具体，可行度更高，但分析过程复杂，不易于自动化，而且很多时候根本无法在协议安全性与困难问题之间建立关联。形式化方法则分析过程简单，易于自动化，但由于采用了对于协议某些元素的抽象，降低了其分析结果的可信度。这种形势催生了以上两种方法融合的研究，即计算可靠的形式化方法，其思路是同时建立安全协议的形式化模型和计算模型，然后证明在形式化模型下的安全性可被映射或解释为计算模型下相应的安全性。这既保证了证明结果的计算可靠性，又可保持形式化验证的简洁性。但该方法在具体实施中还有很多问题需要解决。一个本质的问题在于，这种形式化模型的抽象程度如何把握：一个抽象程度低的方案可给出更具体的安全结论，但往往会使得协议的安全性难以判定，使其难以自动化；而抽象程度高的形式化模型又往往会使得一些安全隐患被忽视。

安全协议是构建安全网络环境的基石。同时，安全协议对于电子商务、电子政务、数字经济、大数据、区块链、云计算、人工智能、车联网等应用中的用户隐私保护、数据安全等诸多方面也具有至关重要的意义。