概述
本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/zxgang_andy/archive/2010/06/25/5694125.aspx
1.关于SRP的资源
SRP协议是由斯坦福大学计算机科学系的Thomas wu等开发的,英文全称是Security Remote Password(远程密码安全),经过严密的数学论证,SRP被证明是一种非常安全的算法,我们可以在获取到SRP的协议的官方文档 http://srp.stanford.edu/ .当下流行的网络游戏魔兽世界采用的就是SRP6协议.
2.原理,设计
原理具体讲解可参看上面的官方文档,设计在http://srp.stanford.edu/design.html。
3.大致流程
(1)协议中用到的符号表示的含义如下:
N N = 2q + 1 , q 是一个素数,下面所有的取模运算都和这个 N 有关
g 一个 N 的模数,应该是 2 个巨大的素数乘得来
k k = H(N,G) 在 SRP6 中 k = 3
s User’s Salt
I 用户名
p 明文密码
H() 单向 hash 函数
^ 求幂运算
u 随机数
a,b 保密的临时数字
A,B 公开的临时数字
x 私有密匙(从 p 和 s 计算得来)
v 密码验证数字
其中 x = H(s,p) 和 v = g ^ x , s 是随机选择的, v 用来将来验证密码。
(2)验证流程:
客户端 服务器
帐号---------> 从数据库中取出帐号对应的密码P,随机生成N,g,s,利用公
式v=g^x生成密码验证数字v
收到s后计算x=H(s,P) <-------------N,g,s
随机生成a,计算A=g^a A------------> 收到A后,随机生成b,计算B=v + g^b,生成u=H(A+B)
计算u=H(A+B) <------------B 发送B给客户端
S = (B - g^x)^(a + ux) S = (A * v ^u )^b
K = H(S) K = H(S)
M[1] = H(A, B, K) M[1]--------> 收到M[1]之后,验证与服务器计算出的M[1]是否相同
相同则计算M[2],不同则发送密码错误给客户端
<----------M[2] M[2] = H(A, M[1], K)
验证M[2]
以上所有的运算都是以N求余,我在上边省略了,但是在具体实现时一定不要忘了.
4.示例代码
附上一个SRP6的C语言简单实现。
5.具体应用
a)Wow登录时的SRP6认证
Wow 的服务器有两部分组成: Logon Server (以下简称 LS )和 Realm Server (以下简称 RS )。 LS 接受来自 Wow 客户端的连接,主要有以下几步完成:
检查客户端版本区域等信息,检察账号密码
开始 / 继续传送 Patch (如果有)
与客户端进行 SRP6 的加密会话,把生成的密匙写入数据库
根据客户端请求发送 Realms 列表
当客户端选择好 Realms 后,客户端就从 LS 断开,连接到 RS 上:
认证,使用刚才生成的客户端密匙
如通过,进行游戏循环的交互
RS 和 LS 使用相同的数据库, SRP6 密匙被 LS 生成并写入 DB 后还要由 RS 读取出来进行下一步的认证。
Logon Server 详解
基本的连接过程如下:
客户端准备连接,发送 CMD_AUTH_LOGON_CHALLENGE 数据包,包含了所有登陆所需要的数据比如用户名密码等
服务端返回 CMD_AUTH_LOGON_CHALLENGE 数据包,填充字段包括有效验证,以及计算好的服务端 SRP6 数据
如果有效,客户端发送 CMD_AUTH_LOGON_PROOF 数据包,并把自己计算的 SRP6 数据填充进去
服务端进行验证,发送回 CMD_AUTH_LOGON_PROOF ,包含了 SRP6 验证的结果
如果一切正常,客户端发送 CMD_REALM_LIST 数据包,请求发送有效的 Realm
服务器回复 CMD_REALM_LIST 数据报,并填充过客户端需要的 Realm 数据
客户端的 Realm 列表每隔 3-4 秒就会从服务器端刷新一次。
这个 SPR6 是一种什么样的加密手段呢?以前我也没有用过,看得最多的是 MD5SHA 等 hash 算法。 SPR 算法吸取了 EKE 类型算法的优点进行了改进,非常适合于网络的认证服务,如果我没有记错, J2EE 包含了这个算法的实现。下面简单介绍一下 SRP6a 运作机制,原文见这里。
N N = 2q + 1 , q 是一个素数,下面所有的取模运算都和这个 N 有关
g 一个 N 的模数,应该是 2 个巨大的素数乘得来
k k = H(N,G) 在 SRP6 中 k = 3
s User’s Salt
I 用户名
p 明文密码
H() 单向 hash 函数
^ 求幂运算
u 随机数
a,b 保密的临时数字
A,B 公开的临时数字
x 私有密匙(从 p 和 s 计算得来)
v 密码验证数字
其中 x = H(s,p) 和 v = g ^ x , s 是随机选择的, v 用来将来验证密码。
主机将 { I,s,v } 存入数据库。认证的过程如下:
客户向主机发送 I , A = g ^ a ( a 是一个随机数)
主机向客户发送 s , B = kv + g^b (发送 salt , b 是一个随机数字)
双方同时计算 u = H(A,B)
客户计算机算 x = H(s,p) (开始 hash 密码), S = ((B - kg^x) ^ (a + ux) ) , K = H(S) ,(开始计算会话 Key )
主机计算 S = (Av^u)^b , K = H(S) ,也生成会话 Key
为了完成认证,双方交换 Key ,各自进行如下的计算:
客户接收到来自主机的 key 后,计算 H(A,M,K)
同理,主机计算 M = H(H(N) xor H(g), H(I), s, A, B, K) ,验证是否合自己储存的数值匹配。至此完成验证过程。
Realm Server 详解
从 LS 断开后,开始和 RS 认证:
连接到 RS ,向服务器发送 SMSG_AUTH_CHALLENGE 数据包,包含上次所用的随机种子
服务器发送回 SMSG_AUTH_CHALLENG 。客户端从服务器端发送回来的种子和 SRP6 数据中产生随机种子,生成 SHA1 字符串,用这些数据生成 CMSG_AUITH_SESSION 数据包,发送给服务端。
需要注意的是,这个过程是没有经过加密的。当服务端收到认证回复后,通过客户端产生的种子也生成一个 SHA1 串和来自客户端的进行对比,如果相同,一切 OK 。
下面看一下对账号创建的角色等操作进行分析。一个账号最多可以建 50 个角色吧,我还没有玩过,只是看了一下 Manual 。
客户端发送一个CMSG_CHAR_ENUM数据包请求接受角色
服务端发送回包含所有角色信息的 CMSG_CHAR_ENUM 数据包
这里客户端可以对这些角色进行操作了, CMSG_CHAR_CREATE , CMSG_CHAR_DELETE , CMSG_CHAR_PLAYER_LOGIN
角色登陆完成后,服务器发送回 SMSG_CHAR_DATA 数据包
在游戏循环中是如何操作的呢?
如果玩家立刻退出游戏,那么客户端发送 CMSG_PLAYER_LOGOUT ,服务器回复 SMSG_LOGOUT_COMPLETE
如果玩家选择稍后退出游戏,发送 CMSG_LOGOUT_REQUEST 。服务端回复 SMSG_LOGOUT_RESPONSE 。如果玩家在倒计时阶段退出,发送 CMSG_PLAYER_LOGOUT ,那么玩家的角色依旧等倒计时完成后再退出。
如果玩家中断了退出继续游戏,发送 CMSG_LOGOUT_CANCEL ,服务器回复 SMSG_LOGOUT_CANCEL_ACK 。
b)Mangos登录时的SRP6认证
1. 客户端发送用户名和版本信息
struct AUTH_LOGON_CHALLENGE_C
{
uint8 cmd;
uint8 error;
uint16 size;
uint8 gamename[4];
uint8 version1;
uint8 version2;
uint8 version3;
uint16 build;
uint8 platform[4];
uint8 os[4];
uint8 country[4];
uint32 timezone_bias;
uint32 ip;
uint8 I_len;
uint8 I[1];
};
大部份信息用来决定是否封阻该用户登录.
SRP6相关的只有I, 为用户名.
SRP6相关的字段都是按协议中的符号定义的.
1.1 _SetVSFields(rI)设置v, s字段
从数据库中获取密码散列值rI(字段名sha_pass_hash), 应该是密码p,
x = H(s, p)
v = g^x (密码学中的计算一般都是在最后对大质数N取模: v = g.ModExp(x, N);)
这个应该是验证因子v.
然后v, s存入数据库. x为临时值, 用后丢弃.
salt值s是在连接时设置的随机值.
/// Accept the connection and set the s random value for SRP6
void AuthSocket::OnAccept()
{
s.SetRand(s_BYTE_SIZE * 8);
}
s是32字节长, s_BYTE_SIZE = 32.
安全大质数N, 及其生成元g, 是固定的:
N.SetHexStr("894B645E89E1535BBDAD5B8B290650530801B18EBFBF5E8FAB3C82872A3E9BB7");
g.SetDword(7);
RFC2945:
For
maximum security, N should be a safe prime (i.e. a number of the form
N = 2q + 1, where q is also prime). Also, g should be a generator
modulo N (see [SRP] for details), which means that for any X where 0
< X < N, there exists a value x for which g^x % N == X.
为了最大化安全性,N可以是一个安全的素数
(也就是,一个类似于N=2q + 1形式的数,同时q是个素数)。
而且,g将是一个以N为模的生成元,
意味着,对任何X,有0 < X < N,存在一个值x,使得g^x % N == X。
Mangos保存了密码p, 是错误的. 服务器不应该保存密码或其散列值.
应该在创建用户时, 由客户端取s值, 计算v, 将{I, s, v}传输到服务器并保存.
登录时, 特定用户的s, v应该是固定的, 从数据库读取, 而不是每次登录时随机.
1.2 取b值, 计算B
b.SetRand(19 * 8);
BigNumber gmod=g.ModExp(b, N);
B = ((v * 3) + gmod) % N;
b为19字节长的随机数. 不知为何是19字节长, 不是16或32?
b是服务器的临时秘钥, B为临时公钥.
B = kv + g^b
在SRP6中k=3, 而在最新的SRP6a中, k=H(N, g).
1.3 服务端返回 CMD_AUTH_LOGON_CHALLENGE 数据包
返回的数据结构没有用struct定义, 只是用ByteBuffer依次填入数据.
ByteBuffer pkt;
pkt << (uint8) AUTH_LOGON_CHALLENGE;
pkt << (uint8) 0x00;
pkt << (uint8)REALM_AUTH_SUCCESS;
pkt.append(B.AsByteArray(32), 32); // 32 bytes
pkt << (uint8)1;
pkt.append(g.AsByteArray(), 1);
pkt << (uint8)32;
pkt.append(N.AsByteArray(), 32);
pkt.append(s.AsByteArray(), s.GetNumBytes()); // 32 bytes
pkt.append(unk3.AsByteArray(), 16);
pkt << (uint8)0; // Added in 1.12.x client branch
SendBuf((char const*)pkt.contents(), pkt.size());
B, g, N, s 是服务器发给客户端的SRP6参数.
unk3是个16字节长的随机数, 不知道干什么用的. (unknown3?)
按SRP6的协议, 应该是客户端先发送自己的用户名和公钥(I, A), 但在Mangos中,
是服务器在没有收到A时就发送盐值和自己的公钥(s, B).
这个次序应该无关紧要. 这样做的原因是服务器要先发送N, g到客户端, 这样可少一次消息交互.
客户端计算公钥A时要用到N, g: A = g^a (隐含对N取模).
2. 客户端发送 CMD_AUTH_LOGON_PROOF 数据包请求验证
struct AUTH_LOGON_PROOF_C
{
uint8 cmd;
uint8 A[32];
uint8 M1[20];
uint8 crc_hash[20];
uint8 number_of_keys;
uint8 unk; // Added in 1.12.x client branch
};
A, M1有用
2.1 计算u, S, K
u = sha(A, B);
S = (A * (v.ModExp(u, N))).ModExp(b, N);
K = H(S);
其中K分奇偶位分别计算, 应该不是SRP的方法, 不知是否会降低散列效果.
2.2 计算M并与M1比较验证
M = sha(sha(N) xor sha(g), sha(I), s, A, B, K)
2.3 M1验证通过后计算M2, 用于客户端验证
M2 = sha(A, M, K)
2.4 服务端发回 CMD_AUTH_LOGON_PROOF
包含了 SRP6 验证的结果 M2
struct AUTH_LOGON_PROOF_S
{
uint8 cmd;
uint8 error;
uint8 M2[20];
uint32 unk1;
uint32 unk2;
uint16 unk3;
};
>>扩展阅读:http://wenku.baidu.com/view/af081cf69e3143323968937c.html
http://blog.csdn.net/jq0123/archive/2009/04/10/4062020.aspx
最后
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