对称密钥加密的密钥分配如何实现

对称密钥加密是一种广泛应用的加密技术，其加密和解密使用相同的密钥，加密解密速度快，但密钥的分配是保证加密安全的关键问题。本文将介绍对称密钥加密的密钥分配实现方法。

一、随机数生成

对称密钥加密使用的密钥是任意的二进制码，随机数生成是保证该密钥随机性的关键。随机数生成可以使用硬件设备，如随机数发生器(RNG)，也可以使用软件实现，如伪随机数生成算法(PRNG)。硬件设备产生的随机数更加随机，但需要特定硬件支持，软件实现则更加灵活。

二、密钥分配方式

密钥分配方式决定了密钥的保密性。目前主要有以下三种方式：

1. 密钥交换

双方在加密通信前，先通过安全信道协商一个密钥。密钥交换方法中，常用的有Diffie-Hellman密钥交换算法。

Diffie-Hellman密钥交换算法是一种通过不安全的网络实现安全通信的密钥交换协议，具有可证明安全性。使用该算法，密钥交换双方通过公共通信渠道，利用自己的私有密钥和对方的公开参数，生成相同的会话密钥。

2. 密钥分配

密钥分配就是由一个安全的密钥分配中心(Key Distribution Center, KDC)为每个需要通信的实体分配密钥。在加密通信前，实体必须请求KDC指定密钥。密钥分配方式中，常用的有Kerberos验证协议。

Kerberos验证协议是一种在计算机网络中提供认证服务的协议，可解决用户身份验证、密钥分配等问题。其基本工作原理为：在通信前，客户端向认证服务器(Authentication Server, AS)发送请求认证的报文，AS将客户端的请求交给Ticket Granting Server(TGS)，TGS向AS请求客户端的密钥，AS将密钥返回给TGS，TGS转交密钥给客户端，客户端以后的请求都以该密钥进行加密。

3. 基于指纹识别

指纹识别是一种生物识别技术，可以使用指纹作为安全访问控制的手段。对于使用对称密钥加密的设备，采用指纹识别技术可以将设备的指纹码作为密钥进行通信。

三、密钥更新

密钥的更新是对称加密的必要措施。为了保证通信安全，在一定的时间间隔内，必须更换密钥。密钥更新可以采用如下方式：

1. 时间控制

可以在设备中设定密钥的使用期限，定期更换密钥来保证通信安全。

2. 操作事件控制

对于计算机登录等操作，可以采用操作事件来触发密钥更新，使得更换更有针对性。

3. 双方协商

可以事先协商好更新周期，在密钥使用期限到期前，双方协商密钥的更新日期。

在对称密钥加密的密钥分配实现上，数量的安全保护技术和管理控制是必不可少的，因此要在整个密钥生命周期中加强安全保护，提高机密性和鲁棒性。