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  • 《安全协议形式化分析工具比较与研究 》-------摘抄整理

       Scyther软件是瑞士苏黎世大学 Cass Cremers开发的形式化分析工具,该工具对于无限会话以及无限状态集合的协议可以给出明确的终止,并且支持多协议的并行分析, Scyther系列的工具包括 Scyther 和Scyther-Compromise(在我得论文中使用的是 Scyther-Compromise ,但是作者分析TLS协议的时候使用Tamarin )该工具基于模型改进算法,对状态集合轨迹有着明确的描述,对于攻击搜索,角色的执行以及安全性证明有着巨大的帮助,Scyther系统工具的应用特点包括下面几个方面:

               可以通过敌手能力组合方便的选择包括 eCK等强安全模型在内的安全模型、、、、、、支持协议的并行分析、、、、、

      Tamarin是由 Simon Meier等人提出的,该工具利用 Scyther工具的逆向搜索算法,提供两种行为方式,全自动分析和人机交互模式,Tamarin基于多重集合改写规则描述协议流程,利用一阶漏记话协议消息和时间节点,从而实现对协议属性的描述,支持具有复杂控制流的协议或者具有非单调易变全局状态的协议,支持eCK等强安全模型,支持多种代数性质;加密解密运算、运算结合律、Diffe-Hellman幂运算以及双线对运算, Tamarin 被用于分析大量秘钥建立协议,尤其是对带有循环结构普和易变全局变量的协议,如 TESLA协议,YubiKey协议和 YubiHSM协议。

     Scyther、Scyther-Compromise以及 Tamarin 工具攻击输出均为攻击流程图,并且三者在攻击搜索时间上差别不大,这是因为 Scyther和 Scyther-Compromise使用的状态空间显示和搜索算法相似,Scyther-Compromise在Scyther的基础上添加了强安全模的选项,从而你增加了搜索的时间,而 Tamarin是在Scyther基础上涉及的,使用Scyther的逆向算法。另外要说的是 Scyther-Compromise和Tamarin 工具不经支持Dolev-Yao模型,还支持 eCK等强安全模型,除了 在本文作者验证SSH协议的时候除了发现  Dolev-Yao模型下的单项认证漏洞之外,还发现强安全模型下的临时秘钥泄露攻击,

    下面我给出了 Scyther-Compromise工具的设置选项的参数的 界面,可以自行设定攻击的轮数和, 强安全模型等其他一些。  在  Scyther-Compromise 工具中,将强安全模型选项组合起来描述,用户勾选不同的敌手询问能力选项,并可以对协议进行不同安全模型下的分析,极大的方便了用户的使用,但是Scyther-Compromise工具目前不支持协议运算的代数性质,对于出现代数运算的协议可能出现攻击漏报的现象,Tamarin工具的使用需要用户将强安全模型进行形式化描述,操作相对复杂,但是该工具支持多种代数运算,弥补了 Scyther-Compromise工具的不足之处。

        所以在我的论文分析中使用Scyther-Compromise工具分析TLS 协议。

       Scyther-Compromise开发者将强安全模型下的各种敌手询问能力作为勾选像项,如上图显示,者包括了向前安全、弱向前安全、完美向前安全、临时秘钥泄露、状态泄露等强安全安全属性。只要对不同询问进行不同组合的否选,可以实现协议在不同安全模型下的分析, 虽然 Tamarin工具需要对强安全模型进行形式化描述,使用过程相对复杂,但是该工具支持加解密运算,运算结合律,Diffie-Hellman幂运算以及双线性对运算等代数运算性质,尤其是双线性对运算,这在其他工具中都不支持。

        那么我下面直接粘贴过来作者的对几款工具性能比较的表 ,

       下面是我自己根据资料整理的  关于  Scyther 和   Scyther-Compromise 以及   Tramarin 的  特性比较

       

         工具      

               之间关系                                             安全模型比对                                     支持验证算法特点                                                                  安装配置操作                                                      

    Scyther

      没有强安全模型 不支持代数运算性质  

    Scyther-Compromise

    基于  Scyther 算法,添加了强安全模型 强安全模型自动添加,多种敌手模型 不支持运算的代数性质     Linux操作系统上安装  需要网络支持,(Windows也可以,配置较麻烦)

    Tramarin

     使用Scyther的逆向搜索算法 强安全模型要手动形式化描述添加,操作复杂 支持代数运算性质,支持加解密,尤其是双线性对运算

    基于网页的工具,使用过程是用户运行客户端程序,协议验证分析是在服务器端进行,

    要求用户将协议描述上传至服务器端,服务器分析之后传至客户端,

             
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