5.3 SA KEK负载 (SA KEK Payload)

SA KEK负载定义了密钥加密密钥(Key Encryption Key, KEK)安全关联。KEK用于保护GROUPKEY-PUSH消息,使GCKS能够安全地向群组成员推送更新的密钥材料。

SA KEK负载格式

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
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! Next Payload  !   RESERVED    !         Payload Length        !
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!  Protocol-ID  !     SPI Size  !      # of Transforms          !
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!                                                               !
~                       SPI (variable)                          ~
!                                                               !
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
!                                                               !
~                    KEK Attributes                             ~
!                                                               !
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字段说明:

Next Payload: 下一个负载的类型(通常是SA TEK或其他负载)
Payload Length: 负载的总长度
Protocol-ID: 必须 (MUST) 设置为GDOI_PROTO_GDOI_KEK
SPI Size: SPI的长度(字节)
# of Transforms: 转换的数量(通常为1)
SPI: 安全参数索引,用于标识此KEK SA
KEK Attributes: KEK的属性(见5.3.1节)

KEK的作用

KEK SA的主要功能:

保护GROUPKEY-PUSH消息: 加密和认证GROUPKEY-PUSH消息
密钥更新: 允许GCKS推送新的TEK或KEK
成员管理: 支持成员添加和删除时的重密钥操作
LKH支持: 可选地支持逻辑密钥层次结构(LKH)

KEK属性

KEK属性定义了KEK的密码学参数和管理信息。属性使用ISAKMP属性格式。

主要的KEK属性包括:

在GROUPKEY-PULL中的使用

请求阶段

组成员可以 (MAY) 在请求中包含SA KEK负载来建议KEK参数:

SA_KEK {
  Protocol-ID = GDOI_PROTO_GDOI_KEK
  SPI Size = 0  // 请求时SPI由GCKS分配
  Attributes {
    KEK_ALGORITHM = AES
    KEK_KEY_LENGTH = 128
    // 其他建议的属性
  }
}

响应阶段

GCKS在响应中发送实际的KEK参数:

SA_KEK {
  Protocol-ID = GDOI_PROTO_GDOI_KEK  
  SPI Size = 4
  SPI = 0x12345678  // GCKS分配的SPI
  Attributes {
    KEK_ALGORITHM = AES
    KEK_KEY_LENGTH = 128
    KEK_KEY_LIFETIME = 86400  // 24小时
    KEK_MANAGEMENT_ALGORITHM = LKH  // 如果使用LKH
    // 其他实际的属性
  }
}

实际的KEK密钥材料通过密钥下载(KD)负载传输。

在GROUPKEY-PUSH中的使用

在GROUPKEY-PUSH消息中,如果需要更新KEK,可以包含SA KEK负载:

SA_KEK {
  Protocol-ID = GDOI_PROTO_GDOI_KEK
  SPI Size = 4
  SPI = 0x12345679  // 新的SPI
  Attributes {
    KEK_ALGORITHM = AES
    KEK_KEY_LENGTH = 256  // 可能升级密钥长度
    KEK_KEY_LIFETIME = 86400
    // 新的KEK属性
  }
}

新的KEK密钥材料通过KD负载传输,并使用旧的KEK保护。

SPI的使用

SPI(安全参数索引)用于标识特定的KEK SA:

唯一性: SPI在GCKS管理的所有群组中必须 (MUST) 是唯一的
分配: 由GCKS分配
生命周期: 在KEK的整个生命周期内保持不变
识别: 组成员使用SPI查找用于解密GROUPKEY-PUSH消息的KEK

LKH支持

如果KEK_MANAGEMENT_ALGORITHM属性设置为LKH:

初始化: GCKS为每个成员分配LKH树中的位置
密钥树: 维护一个密钥树,叶节点对应成员
重密钥: 成员加入或离开时,只需更新树中受影响的路径
效率: 在大型群组中显著减少重密钥开销

LKH的详细规范在RFC 2627中定义。

处理规则

GCKS规则

GCKS必须 (MUST):

分配SPI: 为每个KEK SA分配唯一的SPI
设置属性: 根据群组策略设置KEK属性
生成密钥: 生成高质量的随机KEK
管理生命周期: 在KEK到期前推送新的KEK

组成员规则

组成员必须 (MUST):

存储KEK: 安全存储接收到的KEK
关联SPI: 将SPI与相应的KEK关联
监控生命周期: 跟踪KEK的到期时间
使用KEK: 使用KEK解密GROUPKEY-PUSH消息
更新KEK: 在收到新KEK时及时更新

安全考虑

KEK是群组安全的关键组件:

保密性: KEK必须 (MUST) 保密,只有授权的组成员可以访问
完整性: KEK参数和密钥材料必须 (MUST) 受到完整性保护
密钥强度: KEK必须 (MUST) 具有足够的加密强度
生命周期: KEK应该 (SHOULD) 定期更新以限制妥协的影响
前向访问控制: 被移除的成员不应 (SHOULD NOT) 能够解密新的GROUPKEY-PUSH消息
后向访问控制: 新成员不应 (SHOULD NOT) 能够解密旧的数据

KEK的妥协将允许攻击者:

解密GROUPKEY-PUSH消息
获取TEK密钥材料
解密群组通信

因此,KEK的保护和管理至关重要。

SA KEK负载格式​

KEK的作用​

KEK属性​

在GROUPKEY-PULL中的使用​

请求阶段​

响应阶段​

在GROUPKEY-PUSH中的使用​

SPI的使用​

LKH支持​

处理规则​

GCKS规则​

组成员规则​

安全考虑​