动态挑战-响应机制和密钥轮换
动态挑战-响应机制（Dynamic Challenge-Response）
定义
动态挑战-响应是一种身份验证机制，其中服务器向客户端发送一个随机生成的挑战（challenge），客户端必须使用其**秘密信息（如密钥或密码）**对该挑战进行处理（加密、签名、哈希等）并返回一个响应（response）。服务器验证该响应是否正确来判断用户是否合法。
工作流程
- 客户端请求登录。
- 服务器生成一个随机数或时间戳作为挑战值，发送给客户端。
- 客户端使用密钥或密码对挑战值进行某种计算（如哈希、加密等），生成响应值。
- 客户端将响应发送给服务器。
- 服务器使用相同方法验证响应的正确性，成功则认证通过。
优点
- 防止重放攻击：每次的挑战值都是新的，无法复用旧的响应。
- 密码/密钥不直接传输，安全性更高。
- 可与设备绑定、生物认证、多因素认证结合使用。
举例（简化）
- 服务器：发送挑战
R = 873920 - 客户端：计算响应
H(R + password) = H(873920 + "secret123") - 服务器：用同样的方式验证响应是否匹配。
密钥轮换（Key Rotation）
定义
密钥轮换是指定期更换加密密钥的做法，目的是最小化密钥泄露造成的风险。可以是手动的、自动的、周期性的，也可以是在特定事件后触发（如检测到攻击）。
类型
- 时间驱动的轮换：如每30天更换一次密钥。
- 使用次数驱动：如密钥使用1000次后自动更换。
- 事件驱动：如检测异常访问后立即更换。
工作机制
- 系统保持一个当前密钥用于加解密数据。
- 新密钥生成后，将其设为“当前密钥”。
- 旧密钥可以进入“只读”状态，用于解密老数据，直到彻底废弃。
- 所有数据加密操作改为使用新密钥。
优点
- 减少长期使用单一密钥造成的风险。
- 对抗密钥泄漏，限制攻击窗口。
- 满足合规要求（如ISO、NIST建议密钥轮换周期）。
总结
| 项目 | 动态挑战-响应机制 | 密钥轮换 |
|---|---|---|
| 目的 | 实时验证身份，防止重放攻击 | 降低密钥泄露后的安全风险 |
| 是否实时交互 | 是 | 否（通常是后台自动或定期执行） |
| 密钥是否变更 | 否（使用固定密钥参与挑战） | 是（周期性或按需更换密钥） |
| 使用场景 | 登录认证、双因素认证、IoT通信等 | 数据加密系统、通信协议、密钥管理系统 |
| 安全策略 | 使用一次性挑战提高认证安全性 | 定期更新密钥增强加密强度 |