DE112006000618T5 - System und Verfahren zur Verteilung von Schlüsseln in einem drahtlosen Netzwerk - Google Patents

System und Verfahren zur Verteilung von Schlüsseln in einem drahtlosen Netzwerk Download PDF

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Abstract

System, umfassend:
einen ersten Authentisierer, der einen Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten;
einen zweiten Authentisierer, der den Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten; und
einen Server, der mit dem ersten Authentisierer und dem zweiten Authentisierer gekoppelt ist, wobei der Server an den ersten Authentisierer und den zweiten Authentisierer Informationen zum Extrahieren des Verschlüsselungsschlüssels aus Nachrichten, die ein Client zum ersten Authentisierer und zum zweiten Authentisierer sendet, verteilt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 60/661,831 ; eingereicht am 15. März 2005, die durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Die Verbrauchernachfrage nach WLAN-Produkten (WLAN, Wireless Local Area Network = drahtloses lokales Netzwerk) (z. B. intelligenten Telephonen) ist in letzter Zeit schnell gewachsen, während die Kosten von WLAN-Chipsätzen und Software fielen und die Leistungsfähigkeit stieg. Zusammen mit der Popularität kamen jedoch unvermeidbare und notwendige Sicherheitsbelange auf.
  • Das Institut der Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) hat anfangs versucht, Funksicherheitsangelegenheiten durch den WEP-Standard (WEP, Wired Equivalent Privacy = Drahtäquivalenter Datenschutz) zu begegnen. Unglücklicherweise hat sich der WEP-Standard bei der Schaffung des angepriesenen Datenschutzes schnell als ungeeignet erwiesen, wobei in Reaktion hierauf die IEEE die Spezifikation 802.11i entwickelt hat. 802.11i schafft einen Rahmen, in welchem nur vertrauenswürdigen Benutzern erlaubt wird, auf WLAN-Netzwerkbetriebsmittel zuzugreifen. RFC 2284, die eine eingehende Diskussion des Punkt-zu-Punkt-Protokoll-Erweiterbaren-Authentisierungsprotokolls (PPP EAP, Point-to-Point Protocol Extensible Authentication Protocol) von Merit Network, Inc. (verfügbar bei http://rfc.net/rfc2284.html vom 9. März 2006) darstellt, ist ein Beispiel des 802.11i-Netzwerk-Authentisierungsprozesses, und wird durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen.
  • Ein typisches drahtloses Netzwerk auf Grundlage der 802.11i-Spezifikation umfasst einen Bittsteller, allgemein als Client bekannt (z. B. Laptop-Computer), eine Anzahl von Funkzugangspunkten (AP, Access Points) und einen Authentisierungs-Server. In einigen Implementierungen dienen die APs auch als Authentisierer, die das WLAN für allen unauthentisierten Verkehr verschlossen halten. Um auf das WLAN sicher zuzugreifen, muss zuerst zwischen dem Client und einem AP ein Verschlüsselungsschlüssel festgelegt werden, der als paarweiser Hauptschlüssel (PMK, Pairwise Master Key) bekannt ist. Der Client und der AP tauschen anschließend eine Folge von vier Nachrichten aus, bekannt als der "Vier-Wege-Handshake". Der Vier-Wege-Handshake erzeugt Verschlüsselungsschlüssel, die für den Client eindeutig sind und die anschließend verwendet werden, um einen Massendatenschutz zu bewerkstelligen (z. B. eine Nachrichtenquellenauthentisierung, eine Nachrichtenintegritätszusicherung, eine Nachrichtenvertraulichkeit und dergleichen).
  • Eine Weiterreichung findet statt, wenn der Client von einem AP zu einem anderen AP wandert. Vor 802.11i war es notwendig, dass der Client sich selbst jedes Mal dann erneut authentisiert, wenn er sich mit einem AP verbindet. Diese Neuverhandlung führt zu signifikanten Wartezeiten und kann sich für Echtzeitdatenaustausch, wie z. B. die Sprachdatenübertragung, als verhängnisvoll erweisen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Die Ausführungsformen und Figuren sind jedoch erläuternd und nicht einschränkend, wobei sie Beispiele der vorliegenden Erfindung zur Verfügung stellen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems zeigt, das einen oder mehrere Authentisierer enthält.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems zeigt, das eine oder mehrere Authentisierungsdomänen enthält.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens für eine sichere Netzwerkkommunikation.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels eines Verfahrens für eine sichere Netzwerkkommunikation.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erlangen eines Verschlüsselungsschlüssels für eine sichere Netzwerkkommunikation.
  • Die vorangehenden Beispiele des Standes der Technik und die damit verbundenen Einschränkungen sollen erläuternd und nicht ausschließend sein. Andere Einschränkungen des Standes der Technik werden für Fachleute beim Lesen der Beschreibung und dem Studium der Zeichnungen offensichtlich.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten aufgeführt, um für ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es ist jedoch für Fachleute klar, dass die vorliegende Erfindung ohne eine oder mehrere dieser spezifischen Einzelheiten oder in Kombination mit anderen Komponenten oder Prozessschritten verwirklicht werden kann. In anderen Beispielen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um eine unnötige Verschleierung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems 100 zeigt (WLAN, Wireless Local Area Network = drahtloses lokales Netzwerk). Im Beispiel der 1 enthält das WLAN-System 100 einen Authentisierungs-Server 102, Vermittlungen 104-1 bis 104N (die im Folgenden gemeinsam als Vermittlungen 104 bezeichnet werden), Zugangspunkte (APs) 106-1 bis 106-N (die im Folgenden gemeinsam als APs 106 bezeichnet werden), sowie Clients 108-1 bis 108-N (die im Folgenden gemeinsam als Clients 108 bezeichnet werden).
  • Im Beispiel der 1 kann der Authentisierungs-Server 102 ein beliebiges Computersystem sein, dass die Authentisierung eines Client in einer später mit Bezug auf die 4-6 beschriebenen Weise unterstützt. Der Authentisierungs-Server 102 kann mit einer oder mehreren der Vermittlungen 104 z. B. über ein drahtgebundenes Netzwerk, ein drahtloses Netzwerk oder ein Netzwerk wie z. B. das Internet gekoppelt sein. Der Ausdruck "Internet", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Netzwerk von Netzwerken, das bestimmte Protokolle verwendet, wie z. B. das TCP/IP-Protokoll, und möglicherweise andere Protokolle, wie z. B. das Hypertext-Übertragungsprotokoll (HTTP) für Hypertext-Auszeichnungssprache-Dokumente (HTML-Dokumente), die das weltweite Netz (World Wide Web, das Netz) bilden. Die physikalischen Verbindungen des Internet und die Protokolle und Kommunikationsprozeduren des Internet sind Fachleuten wohlbekannt. In einer alternativen Ausführungsform kann sich der Authentisierungs-Server 102 auf einer der Vermittlungen 104 befinden (oder äquivalent hierzu kann eine der Vermittlungen 104 sich auf dem Authentisierungs-Server befinden).
  • Im Beispiel der 1 können die Vermittlungen 104 irgendein Computersystem sein, das als Mittler zwischen einer Teilmenge der APs 106 und dem Server 102 dient. In einer Alternative können die APs die Funktionalität der Vermittlungen 104 enthalten, was das Erfordernis, die Vermittlungen 104 vorzusehen, vermeidet.
  • Im Beispiel der 1 enthalten die APs 106 typischerweise einen Kommunikationsanschluss (Port) für die Kommunikation mit einem oder mehreren der Clients 108. Der Kommunikationsanschluss für die Kommunikation mit den Clients 108 enthält typischerweise ein Funkmodul. In einer Ausführungsform sind wenigstens einige der Clients 108 Funkclients. Dementsprechend können die APs 106 in der Alternative als "Funkzugangspunkte" bezeichnet werden, da die APs 106 einen drahtlosen Zugang für die Clients 108 zu einem Netzwerk, wie z. B. einem lokalen Netzwerk (LAN) oder einem virtuellen LAN (VLAN), bereitstellen. Die APs 106 können über Netzwerkschnittstellen mit dem Netzwerk gekoppelt sein, welche Ethernet-Netzwerk- oder andere Netzwerk-Schnittstellen sein können. Das Netzwerk kann ferner mit einem Netzübergang-Computersystem (nicht gezeigt) gekoppelt sein, das ein Zugangsschutzsystem und andere internet-bezogene Dienste für das Netzwerk bereitstellt. Dieses Netzübergang-Computersystem kann mit einem Internet-Dienstanbieter (ISP) gekoppelt sein, um den Clients 108 eine Internetverbindung bereitzustellen. Das Netzübergang-Computersystem kann ein herkömmliches Server-Computersystem sein.
  • Im Beispiel der 1 können die Clients 108 irgendeine Funkvorrichtung enthalten. Es ist zu beachten, dass die Clients drahtlos sein können, dies aber nicht müssen, sondern nur zu Darstellungszwecken angenommen wird, dass die Clients 108 Funkvorrichtungen enthalten, wie beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, bei Mobiltelephonen, PDAs, Laptop-Computern, Notebook-Computern, oder irgendeiner anderen Vorrichtung, die 802.11 oder andere Funkstandards nutzt. Wenn die Clients 108 authentisiert werden, können sie mit dem Netzwerk kommunizieren. Zu Darstellungszwecken sind die Clients 108 mittels Linien 110, die eine sichere Verbindung repräsentieren, mit den APs 106 gekoppelt.
  • Im Beispiel der 1 leiten im Betrieb zur Kommunikation mittels Datenverkehr im WLAN-System 100 typischerweise die Clients 108 eine Anfrage zum Netzwerkzugang ein. Ein (nicht gezeigter) Authentisierer steht logisch zwischen den Clients 108 und dem Netzwerk, um die Identität des Clients zu authentisieren und eine sichere Kommunikation zu gewährleisten. Der Authentisierer kann sich an irgendeinem günstigen Ort im Netzwerk befinden, wie z. B. an einem, einigen oder allen APs 106, einem, einigen oder allen Vermittlungen 104 oder an einem anderen Ort. Innerhalb des 802.11i-Kontextes gewährleistet der Authentisierer eine sichere Kommunikation durch Verschlüsselungsschemen, die die Verteilung von Verschlüsselungsschlüsseln enthalten. Zum Beispiel kann der Authentisierer die Verschlüsselungsschlüssel unter Verwendung bestehender Verschlüsselungsprotokolle verteilen, wie z. B., jedoch nicht einschränkend, den Protokollen Otway-Rees und Wide-Mouth Frog. Der Authentisierer kann die Verschlüsselungsschlüssel in einer bekannten oder günstigen Weise verteilen, wie später mit Bezug auf die 4–6 beschrieben wird.
  • Im Beispiel der 1 kann ein Client von einem Authentisierer zu einem anderen Authentisierer übergehen und eine sichere Kommunikation über einen zweiten Authentisierer einrichten. Der Wechsel von einem Authentisierer zu einem anderen ist in 1 als eine gestrichelte Linie 112 gezeigt, die den Client 108-N mit dem AP 106-N verbindet. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform kann die sichere Kommunikation über den zweiten Authentisierer mit einem einzigen Verschlüsselungsschlüssel bewerkstelligt werden, sofern sowohl der erste als auch der zweite Authentisierer mit dem gleichen Authentisierungs-Server 102 gekoppelt sind. In alternativen Ausführungsformen kann dies der Fall sein, oder auch nicht.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems 200 zeigt, das einen oder mehrere Authentisierer enthält. Im Beispiel der 2 enthält das WLAN-System 200 Authentisierer 204-1 bis 204-N (im Folgenden als Authentisierer 204 bezeichnet), sowie einen Client 208. Wie vorher mit Bezug auf 1 gezeigt wurde, können die Authentisierer 204 sich bei den APs (siehe z. B. 1), den Vermittlungen (siehe z. B. 1) oder an irgendeinem anderen Ort in einem Netzwerk befinden.
  • Im Beispiel der 2, in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform, tastet der Client 208 unterschiedliche Kanäle nach einem Zugangspunkt ab, mit dem er sich verbindet, um auf das Netzwerk zuzugreifen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Abtastung nötig sein, oder auch nicht, um einen Zugangspunkt zu erfassen. Zum Beispiel kann der Client 208 einen geeigneten Zugangspunkt kennen, was die Notwendigkeit der Suche nach einem Zugangspunkt vermeidet. Der Zugangspunkt kann einen minimalen Satz von Anforderung aufweisen, oder auch nicht, wie z. B. ein Sicherheitsniveau oder eine Dienstqualität (QoS, Quality of Service). Im Beispiel der 2 bestimmt der Client 208, dass ein Zugangspunkt das erforderliche Dienstniveau erfüllt, und sendet anschließend eine Verbindungsanfrage. In einer Ausführungsform enthält die Zugangsanfrage Informationen wie z. B. eine Client-ID und Verschlüsselungsdaten. Die Anfrage kann in Form eines Datenpakets gestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Client 208 Informationen, die Verschlüsselungsdaten enthalten, erzeugen und später senden, wenn diese Daten angefordert werden.
  • Im Beispiel der 2 authentisiert der Authentisierer 204-1 den Client 208. Beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, kann der Authentisierer 204-1 zuerst einen Sitzungsverschlüsselungsschlüssel (SEK, Session Encryption Key) erlangen, um den Client 208 zu authentisieren. In einer Implementierung fordert der Authentisierer den SEK an und greift auf ein bestehendes Protokoll (z. B. 802.1X) zurück, um einen PMK als SEK zu erzeugen. In einer alternativen Implementierung ist der SEK vorkonfiguriert durch Abbilden eines voreingestellten Wertes (z. B. des Benutzerpasswortes) auf einen SEK. Für den Fall, dass ein voreingestellter Wert verwendet wird, können günstige oder wohlbekannte Verfahren, wie z. B. eine periodische Neufestlegung des Wertes, oder eine Neuabbildung des Wertes mit zufällig erzeugten Zahlen, verwendet werden, um die Sicherheit zu gewährleisten. In diesem Beispiel geht der Authentisierer 204-1, sobald er den SEK erlangt hat, zu einem Vier-Wege-Handshake über, wodurch ein neuer Satz von Sitzungsschlüsseln für Datentransaktionen, die vom Client 208 ausgehen, erstellt wird. Typischerweise muss der Client 208 nicht erneut authentisiert werden, während er über den Authentisierer 204-1 kommuniziert. Im Beispiel der 2 ist die Verbindung zwischen dem Client 208 und dem Server 204-1 mittels der Linie 210 dargestellt.
  • Im Beispiel der 2 wandert der Client 208 vom Authentisierer 204-1 zum Authentisierer 204-N. Der Verbindungsprozess ist durch die Pfeile 212 bis 216 dargestellt. In einer Ausführungsform überprüft der Server 202 dann, wenn der Client 208 wandert, die Identität des (neuen) Authentisierers 204-N und des Clients 208. Wenn der Client 208 wandert, sendet er eine kryptographische Nachricht zum Authentisierer 204-N, die die Identität des Client 208 (IDc), die Identität des Server 202 (IDs), eine erste Nutzlast, die die Identität des Authentisierers 204-N (IDa) und einen zufällig erzeugten Schlüssel (k), der durch einen Schlüssel verschlüsselt ist, den der Client 208 und der Server 202 gemeinsam nutzen (eskey), enthält, und eine zweite Nutzlast, die den mittels des zufälligen Schlüssels k verschlüsselten SEK enthält, umfasst. Diese kryptographische Nachricht ist in 2 als Pfeil 212 dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform sendet der Client 208 die kryptographische Nachricht zusammen mit seiner anfänglichen Verbindungsanfrage.
  • Im Beispiel der 2 behält der Authentisierer 204-N in einer Ausführungsform dann, wenn er die kryptographische Nachricht empfangen hat, eine Kopie des verschlüsselten SEK, identifiziert den Server 202 mittels der IDs, und sendet eine Nachricht zum Server 202, die die Identität des Client IDc und die erste Nutzlast der ursprünglichen kryptographische Nachricht mit der Identität des Authentisierers IDa und dem Zufallsschlüssel k, der mittels des gemeinsamen Schlüssels eskey verschlüsselt worden ist, enthält.
  • Wenn im Beispiel der 2 der Server 202 die Nachricht vom Authentisierer 204-N empfängt, schlägt er den gemeinsamen Schlüssel eskey auf der Grundlage der Identität des Client IDc nach und entschlüsselt die Nachricht unter Verwendung von eskey. Der Server 202 überprüft anschließend, ob eine vertrauenswürdige Instanz existiert, die durch IDa bekannt ist, und bildet dann, wenn dies zutrifft, eine weitere Nachricht, die aus dem Zufallsschlüssel k besteht, der mit einem Schlüssel (askey) verschlüsselt ist, den der Server 202 und der Authentisierer 204-N gemeinsam nutzen, und sendet diese Nachricht zum Authentisierer 204-N. Wenn jedoch der Server 202 nicht den Authentisierer 204-N anhand der IDa bestätigen kann, endet der Prozess, und der Client 208 kann nicht über den Authentisierer 204-N auf das Netzwerk zugreifen. In dem Fall, dass der Authentisierer 204-N nicht bestätigt werden kann, kann der Client versuchen, Zugang zum Netzwerk über einen anderen Authentisierer zu erlangen, nachdem eine voreingestellte Warteperiode verstrichen ist.
  • Bei Empfang der Nachricht vom Server 202 entschlüsselt der Authentisierer 204-N den Zufallsschlüssel k unter Verwendung des gemeinsamen Schlüssels askey und verwendet k zum Entschlüsseln des Verschlüsselungsschlüssels SEK. Wenn der Authentisierer 204-N den Verschlüsselungsschlüssel SEK erlangt hat, kann er anschließend mit einem Vier-Wege-Handshake fortfahren, der in 2 zu Darstellungszwecken als Pfeile 214 und 216 dargestellt ist, und einen sicheren Datenverkehr zwischen dem Client 208 und dem Netzwerk erlauben.
  • Das in 2 dargestellte Authentisierungssystem ermöglicht einem Client 208 vorteilhaft, effizient von Authentisierer zu Authentisierer zu wandern, indem es dem Client 208 erlaubt, den gleichen Verschlüsselungsschlüssel SEK zu behalten, wenn er zwischen Authentisierern wechselt, die mit dem gleichen Server 202 gekoppelt sind. Zum Beispiel kann der Client 208 den SEK sicher zwischen Authentisierern bewegen, indem er eine vertrauenswürdige dritte Partei (z. B. den Server 202) verwendet, der die Verteilung des SEK aushandelt, ohne den SEK selbst zu speichern.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines WLAN-Systems 300 zeigt, das eine oder mehrere Authentisierungsdomänen enthält. Im Beispiel der 3 enthält das WLAN-System 300 einen Server 302, Authentisierungsdomänen 304-1 bis 304-N (im Folgenden als Authentisierungsdomänen 304 bezeichnet), sowie ein Netzwerk 306. Der Server 302 und das Netzwerk 306 sind denjenigen ähnlich, die vorher mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben worden sind. Die Authentisierungsdomänen 304 enthalten irgendwelche WLANs, einschließlich virtueller LANs, die individuellen Authentisierern zugeordnet sind, ähnlich denjenigen, die mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben worden sind.
  • Der Umfang und die Begrenzung der Authentisierungsdomänen 304 kann gemäß Parametern bestimmt werden, wie z. B. geographischen Orten, Lastausgleichs anforderungen und dergleichen. Zu Darstellungszwecken ist der Client 308 so gezeigt, dass er von der Authentisierungsdomäne 304-1 zur Authentisierungsdomäne 304-N wandert. Dies kann durch irgendein bekanntes oder günstiges Mittel bewerkstelligt werden, wie z. B. demjenigen, das mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben worden ist.
  • Die 4 bis 6, welche folgen, dienen nur zur beispielhaften Darstellung. Die Module sind in der Reihenfolge austauschbar, wobei weniger oder mehr Module verwendet werden können, um zusätzliche Merkmale, wie z. B. Sicherheit oder Effizienz, zu fördern. In einer alternativen Ausführungsform kann z. B. ein Client die Sicherheit erhöhen durch Erzeugen und Verteilen eines eindeutigen Zufallsschlüssels für jeden Authentisierer. In einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet der Authentisierer ein bekanntes oder günstiges Verschlüsselungsprotokoll (z. B. Otway-Rees, Wide-Mouth Frog, und so weiter), um den Verschlüsselungsschlüssel zu erlangen.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens für die sichere Netzwerkkommunikation. Im Beispiel der 4 beginnt das Flussdiagramm beim Modul 401, wo ein Client eine Verbindungsanfrage an einen Zugangspunkt sendet. Das Flussdiagramm fährt mit dem Entscheidungspunkt 403 fort, wo bestimmt wird, ob ein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel verwendet wird. Wenn festgestellt wird, dass ein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel nicht verwendet werden soll (403 – Nein), fährt das Flussdiagramm mit Modul 405 fort, wobei ein Verschlüsselungsschlüssel angefordert wird, und mit dem Entscheidungspunkt 407, wo auf den Empfang des Verschlüsselungsschlüssels gewartet wird.
  • Wenn im Beispiel der 4 ein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel beim Modul 403 bereitgestellt wird, oder ein Verschlüsselungsschlüssel empfangen worden ist (407 – Ja), dann fährt das Flussdiagramm beim Modul 409 mit einem Vier-Wege-Handshake fort. Das Flussdiagramm fährt anschließend mit dem Modul 411 fort, wo der Datenverkehr beginnt, woraufhin das Flussdiagramm zum Entscheidungspunkt 413 vorrückt, wo bestimmt wird, ob der Client zum Übergang zu einer neuen Authentisierungsdomäne bereit ist.
  • Wenn im Beispiel der 4 festgestellt wird, dass ein Client zum Übergang zu einer neuen Authentisierungsdomäne bereit ist (413 – Ja), dann rückt das Flussdiagramm zum Modul 415 vor, wenn der Client eine kryptographische Nachricht zum neuen Authentisierer sendet. In einer alternativen Ausführungsform sendet der Client die kryptographische Nachricht zusammen mit seiner anfänglichen Verbindungsanfrage und überspringt das Modul 415.
  • Das Flussdiagramm fährt mit dem Modul 417 fort, wo der neue Authentisierer eine Nachricht zum Server sendet, sobald der neue Authentisierer die kryptographische Nachricht empfangen hat. Wenn am Entscheidungspunkt 419 der Authentisierer nicht bestätigt wird, endet das Flussdiagramm. Ansonsten sendet der Server beim Modul 421 eine Nachricht zum Authentisierer. Das Flussdiagramm fährt mit dem Modul 423 fort, wo der Authentisierer einen Verschlüsselungsschlüssel erlangt, mit dem Modul 424, wo der Client und der Authentisierer in einen Vier-Wege-Handshake eintreten, und mit dem Modul 427, wo der Datenverkehr beginnt.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels eines Verfahrens für die sichere Netzwerkkommunikation. Im Beispiel der 5 beginnt das Flussdiagramm beim Modul 501, wo ein Client eine Zuordnungsanfrage stellt. Das Flussdiagramm fährt mit dem Entscheidungspunkt 503 fort, wo bestimmt wird, ob ein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel verfügbar ist. Wenn festgestellt wird, dass kein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel verfügbar ist (503 – Nein), dann fährt das Flussdiagramm mit dem Modul 505 fort, wo ein Verschlüsse lungsschlüssel angefordert wird, und mit dem Entscheidungspunkt 307, wo bestimmt wird, ob ein Verschlüsselungsschlüssel empfangen worden ist. Wenn festgestellt wird, dass kein Verschlüsselungsschlüssel empfangen worden ist (507 – Nein), fährt das Flussdiagramm ausgehend vom Modul 505 fort. Wenn andererseits festgestellt wird, dass ein Verschlüsselungsschlüssel empfangen worden ist (507 – Ja), oder wenn ein vorkonfigurierter Verschlüsselungsschlüssel verfügbar ist (503 – Ja), dann fährt das Flussdiagramm beim Modul 509 mit einem Vier-Wege-Handshake fort. Im Beispiel der 5 fährt das Flussdiagramm mit dem Modul 511 fort, wo der Datenverkehr beginnt, und mit dem Entscheidungspunkt 513, wo bestimmt wird, ob ein Client zu einem Übergang bereit ist. Wenn festgestellt wird, dass der Client nicht zum Übergang bereit ist (513 – Nein), dann fährt das Flussdiagramm mit dem Modul 511 und dem Entscheidungspunkt 513 fort, bis der Client zum Übergang bereit ist (513 – Ja). Das Flussdiagramm fährt mit dem Modul 515 fort, wo ein Authentisierer einen Verschlüsselungsschlüssel unter Verwendung eines bestehenden kryptographischen Protokolls erlangt. Das Flussdiagramm fährt beim Modul 517 mit einem Vier-Wege-Handshake fort, und mit dem Modul 519, wo der Datenverkehr beginnt.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erlangen eines Verschlüsselungsschlüssels für die sichere Netzwerkkommunikation. In einer Ausführungsform wechselt ein Client von einem ersten Authentisierer zu einem zweiten Authentisierer, die beide mit dem gleichen Server gekoppelt sind, und richtet eine sichere Kommunikation mit dem ersten und dem zweiten Authentisierer unter Verwendung eines einzigen Verschlüsselungsschlüssels ein.
  • Beim Modul 601 erzeugt ein Client einen ersten Schlüssel. In einer Ausführungsform wird der erste Schlüssel zufällig erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform wird der erste Schlüssel entsprechend einem voreingestelltem Wert erzeugt, wie z. B. durch Anfordern eines Wertes (z. B. eines Passwortes) von einem Be nutzer. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der erste Schlüssel ein konstanter Wert, wie z. B. eine Kombination aus dem aktuellen Datum, der Zeit und so weiter.
  • Beim Modul 603 erlangt der Client einen zweiten Schlüssel. In einer Implementierung beruht die Erzeugung des zweiten Schlüssels auf einem bestehenden Protokoll (z. B. 802.1X). In einer alternativen Implementierung ist der zweite Schlüssel vorkonfiguriert (z. B. ein Benutzerpasswort). In einer weiteren alternativen Implementierung ist der zweite Schlüssel eine Kombination aus einem vorkonfigurierten Wert und einem zufällig erzeugten Wert.
  • Beim Modul 605 bildet der Client eine erste Nachricht unter Verwendung des ersten Schlüssels und des zweiten Schlüssels. In einer Ausführungsform ist die Nachricht ein Datenpaket, das kryptographische Daten unter Verwendung des ersten und des zweiten Schlüssels umfasst. Ferner umfasst in einer Ausführungsform die erste Nachricht den zweiten Schlüssel, der mit dem ersten Schlüssel verschlüsselt ist.
  • Beim Modul 607 sendet der Client die erste Nachricht zu einem Authentisierer. In einer Ausführungsform ist der Authentisierer ein zweiter Authentisierer, zu dem der Client ausgehend von einem ersten Authentisierer wechselt.
  • Beim Modul 609 bildet der Authentisierer eine zweite Nachricht unter Verwendung von Daten aus der ersten Nachricht. In einer Implementierung bildet der Authentisierer die zweite Nachricht, die die Clientidentität sowie einen verschlüsselten Abschnitt, der die Identität des Authentisierers und den ersten Schlüssel enthält, umfasst.
  • Beim Modul 611 sendet der Authentisierer die zweite Nachricht zu einem Server, mit dem der Authentisierer gekoppelt ist. Beim Modul 613 entschlüsselt der Server einen verschlüsselten Abschnitt der zweiten Nachricht. In einer Implementierung umfasst der verschlüsselte Abschnitt der zweiten Nachricht die Identität des Authentisierers und den ersten Schlüssel.
  • Anschließend überprüft im Modul 615 der Server den Authentisierer mit den verschlüsselten Identitätsinformationen, die er aus der zweiten Nachricht extrahiert hat. Wenn der Server den Authentisierer entsprechend den Identifikationsinformationen nicht bestätigen kann, wie beim Entscheidungspunkt 617 gezeigt ist, kann der Client nicht über den Authentisierer kommunizieren. Wenn andererseits der Server den Authentisierer bestätigt, bildet der Server beim Modul 619 eine dritte Nachricht mit dem ersten Schlüssel, den er aus der zweiten Nachricht extrahiert hat. In einer Implementierung umfasst die dritte Nachricht den ersten Schlüssel, der mit einem dritten Schlüssel verschlüsselt ist, den der Server gemeinsam mit dem Authentisierer nutzt. Der Server sendet anschließend beim Modul 621 die dritte Nachricht zum Authentisierer.
  • Nach Empfang der dritten Nachricht extrahiert der Authentisierer beim Modul 623 den ersten Schlüssel aus der Nachricht. In einer Implementierung extrahiert der Authentisierer den ersten Schlüssel unter Verwendung eines dritten Schlüssels, den er gemeinsam mit dem Server nutzt. Mit dem ersten Schlüssel entschlüsselt der Authentisierer anschließend die kryptographischen Daten in der ersten Nachricht und extrahiert beim Modul 625 den zweiten Schlüssel. Wenn der Authentisierer den zweiten Schlüssel erlangt hat, richtet er eine/n sichere/n Datenverkehr/Datenkommunikation mit dem Client unter Verwendung des zweiten Schlüssels ein. In einer Ausführungsform ist der Authentisierer ein zweiter Authentisierer, zu dem der Client ausgehend von einem mit dem Server gekoppelten ersten Authentisierer wechselt, wobei der Client sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Authentisierer unter Verwendung des zweiten Schlüssels sicher kommuniziert.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Ausführungsform" bezeichnet eine Ausführungsform, die zur beispielhaften und nicht einschränkenden Darstellung dient. Es ist zu beachten, dass in einer Ausführungsform Zeitstempel zum Messen der Wanderzeit ausgewertet werden können.
  • Fachleute werden erkennen, dass die vorangehenden Beispiele und Ausführungsformen beispielhaft sind und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Alle Vertauschungen, Steigerungen, Äquivalente und Verbesserungen hierzu, die für Fachleute beim Lesen der Beschreibung und beim Studium der Zeichnungen offensichtlich sind, sollen im wahren Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Es ist daher beabsichtigt, dass die folgenden angefügten Ansprüche alle solche Modifikationen, Vertauschungen und Äquivalente einschließen, die in den wahren Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Technik zur Verbesserung der Authentisierungsgeschwindigkeit, wenn ein Client von einer ersten Authentisierungsdomäne zu einer zweiten Authentisierungsdomäne wandert, umfasst, Authentisierer, die der ersten und der zweiten Authentisierungsdomäne zugeordnet sind, mit einem Authentisierungs-Server zu koppeln. Ein System gemäß der Technik kann beispielsweise einen einen ersten Authentisierer umfassen, der einen Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten, einen zweiten Authentisierer, der den gleichen Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten, und einen Server, der mit dem ersten Authentisierer und dem zweiten Authentisierer gekoppelt ist, wobei der Server an den ersten Authentisierer und den zweiten Authentisierer Informationen zum Extrahieren des Verschlüsselungsschlüssels aus Nachrichten, die ein Client zum ersten Authentisierer und zum zweiten Authentisierer sendet, verteilt.

Claims (20)

  1. System, umfassend: einen ersten Authentisierer, der einen Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten; einen zweiten Authentisierer, der den Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten; und einen Server, der mit dem ersten Authentisierer und dem zweiten Authentisierer gekoppelt ist, wobei der Server an den ersten Authentisierer und den zweiten Authentisierer Informationen zum Extrahieren des Verschlüsselungsschlüssels aus Nachrichten, die ein Client zum ersten Authentisierer und zum zweiten Authentisierer sendet, verteilt.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Client den Verschlüsselungsschlüssel hält, der es dem Client erlaubt, sicher mit Authentisierern zu kommunizieren, die mit dem Server gekoppelt sind.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der erste Authentisierer in einer Netzwerkvermittlung oder einem Zugangspunkt implementiert ist.
  4. System nach Anspruch 1, wobei der zweite Authentisierer in einer Netzwerkvermittlung oder einem Zugangspunkt implementiert ist.
  5. System nach Anspruch 1, das ferner einen ersten Schlüssel umfasst, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine erste Nachricht zum ersten Authentisierer sendet.
  6. System nach Anspruch 1, das ferner einen ersten Schlüssel, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine erste Nachricht zum ersten Authentisierer sendet, sowie einen zweiten Schlüssel umfasst, den der Server und der Client gemeinsam nutzen, wobei der Server den zweiten Schlüssel verwendet, um den Abschnitt der ersten Nachricht, der den ersten Schlüssel und die Identität des ersten Authentisierers enthält, zu extrahieren und zu entschlüsseln.
  7. System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Schlüssel, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine erste Nachricht zum ersten Authentisierer sendet; einen zweiten Schlüssel, den der Server und der Client gemeinsam nutzen, wobei der Server den zweiten Schlüssel verwendet, um den Abschnitt der ersten Nachricht, der den ersten Schlüssel und die Identität des ersten Authentisierers umfasst, zu extrahieren; einen dritten Schlüssel, den der Server und der erste Authentisierer gemeinsam nutzen, wobei der Server den dritten Schlüssel verwendet, um den ersten Schlüssel zu verschlüsseln, und den mit dem dritten Schlüssel verschlüsselten ersten Schlüssel zum ersten Authentisierer sendet, und wobei der erste Authentisierer den dritten Schlüssel verwendet, um den ersten Schlüssel zu extrahieren, den der erste Authentisierer verwendet, um dem Verschlüsselungsschlüssel zu extrahieren, um eine sichere Verbindung mit dem Client einzurichten; einen vierten Schlüssel, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine zweite Nachricht zum zweiten Authentisierer sendet; einen fünften Schlüssel, den der Server und der Client gemeinsam nutzen, wobei der Server den fünften Schlüssel verwendet, um den Abschnitt der zweiten Nachricht, der den vierten Schlüssel und die Identität des zweiten Authentisierers enthält, zu extrahieren; und einen sechsten Schlüssel, den der Server und der zweite Authentisierer gemeinsam nutzen, wobei der Server den sechsten Schlüssel verwendet, um den vierten Schlüssel zu verschlüsseln, und den mit dem sechsten Schlüssel verschlüsselten vierten Schlüssel zum zweiten Authentisierer sendet, und wobei der zweite Authentisierer den sechsten Schlüssel verwendet, um den vierten Schlüssel zu extrahieren, den der zweite Authentisierer verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu extrahieren, um eine sichere Kommunikation mit dem Client einzurichten.
  8. System, umfassend: eine erste Authentisierungsdomäne, die einen Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten; eine zweite Authentisierungsdomäne, die den Verschlüsselungsschlüssel verwendet, um eine sichere Netzwerkkommunikation zu gewährleisten; und einen Server, der mit der ersten Authentisierungsdomäne und der zweiten Authentisierungsdomäne gekoppelt ist, wobei der Server als eine vertrauenswürdige dritte Partei für einen Client agiert, der von der ersten Authentisierungsdomäne zur zweiten Authentisierungsdomäne wechselt.
  9. System nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen ersten Schlüssel, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine erste Nachricht zum ersten Authentisierer sendet; einen zweiten Schlüssel, den der Server und der Client gemeinsam nutzen, wobei der Server den zweiten Schlüssel verwendet, um den Abschnitt der ersten Nachricht, der den ersten Schlüssel und die Identität des ersten Authentisierers umfasst, zu extrahieren; einen dritten Schlüssel, den der Server und der erste Authentisierer gemeinsam nutzen, wobei der Server den dritten Schlüssel verwendet, um den ersten Schlüssel zu verschlüsseln, und den mit dem dritten Schlüssel verschlüsselten ersten Schlüssel zum ersten Authentisierer sendet, und wobei der erste Authentisierer den dritten Schlüssel verwendet, um den ersten Schlüssel zu extrahieren, den der erste Authentisierer verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu extrahieren, um eine sichere Verbindung mit dem Client einzurichten; einen vierten Schlüssel, den der Client verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu verschlüsseln, wenn der Client eine zweite Nachricht zum zweiten Authentisierer sendet; einen fünften Schlüssel, den der Server und der Client gemeinsam nutzen, wobei der Server den fünften Schlüssel verwendet, um den Abschnitt der zweiten Nachricht, der den vierten Schlüssel und die Identität des zweiten Authentisierers enthält, zu extrahieren; und einen sechsten Schlüssel, den der Server und der zweite Authentisierer gemeinsam nutzen, wobei der Server den sechsten Schlüssel verwendet, um den vierten Schlüssel zu verschlüsseln, und den mit dem sechsten Schlüssel verschlüsselten vierten Schlüssel zum zweiten Authentisierer sendet, und wobei der zweite Authentisierer den sechsten Schlüssel verwendet, um den vierten Schlüssel zu extrahieren, den der zweite Authentisierer verwendet, um den Verschlüsselungsschlüssel zu extrahieren, um eine sichere Kommunikation mit dem Client einzurichten.
  10. System nach Anspruch 8, wobei die erste Authentisierungsdomäne einen ersten Authentisierer umfasst, der mit dem Server gekoppelt ist, und die zweite Authentisierungsdomäne einen zweiten Authentisierer umfasst, der mit dem Server gekoppelt ist.
  11. System nach Anspruch 8, wobei die erste Authentisierungsdomäne einen ersten Authentisierer umfasst, der mit dem Server gekoppelt ist, und die zweite Authentisierungsdomäne einen zweiten Authentisierer umfasst, der mit dem Server gekoppelt ist, und wobei der Client einen Verschlüsselungsschlüssel hält, der es dem Client erlaubt, in Authentisierungsdomänen mit Authentisieren, die mit dem Server gekoppelt sind, sicher zu kommunizieren.
  12. Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines ersten Schlüssels; Bereitstellen eines zweiten Schlüssels; Bilden einer ersten Nachricht, die kryptographische Daten umfasst, unter Verwendung des ersten Schlüssels und des zweiten Schlüssels; Senden der ersten Nachricht zu einem Authentisierer; Bilden einer zweiten Nachricht, die kryptographische Daten enthält, die in der ersten Nachricht enthalten sind, beim Authentisierer; Senden der zweiten Nachricht zu einem mit dem Authentisierer gekoppelten Server; Entschlüsseln der zweiten Nachricht beim Server; Überprüfen der Identität des Authentisierers beim Server; und wenn der Authentisierer bestätigt wird: Bilden einer dritten Nachricht, die den ersten Schlüssel umfasst, beim Server; Senden der dritten Nachricht vom Server zum Authentisierer; Extrahieren des ersten Schlüssels aus der dritten Nachricht beim Authentisierer; Extrahieren des zweiten Schlüssels aus den kryptographischen Daten beim Authentisierer; und Einrichten einer sicheren Datenkommunikation mit dem Client unter Verwendung des zweiten Schlüssels.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Identifizieren eines Zugangspunkts bei einem Client umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Identifizieren eines Servers beim Authentisierer umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Authentisierer nicht bestätigt wird, und das ferner eine Zurückweisung der Clientauthentisierung umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein Client die erste Nachricht, die kryptographische Daten umfasst, bildet und zum Authentisierer sendet.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Schlüssel zufällig erzeugt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite Schlüssel durch einen Benutzer definiert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Authentisierer ein zweiter Authentisierer ist, zu dem der Client ausgehend von einem mit dem Server gekoppelten ersten Authentisierer wechselt.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Authentisierer ein zweiter Authentisierer ist, der einer Authentisierungsdomäne entspricht, zu der der Client ausgehend von einer ersten Authentisierungsdomäne mit einem ersten Authentisierer, der mit dem Server gekoppelt ist, wechselt.
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