Operational Semantics and Verification of Security Protocols

پروتکل‌های امنیتی به طور گسترده برای اطمینان از ارتباطات ایمن در شبکه‌های ناامن مانند اینترنت یا امواج هوایی استفاده می‌شوند. این پروتکل ها از رمزنگاری قوی برای جلوگیری از خواندن یا تغییر پیام ها توسط مزاحمان استفاده می کنند. با این حال، استفاده از رمزنگاری برای اطمینان از صحت آنها کافی نیست. همراه با اندازه کوچک معمولی آنها، که نشان می دهد می توان به راحتی صحت آنها را ارزیابی کرد، این اغلب منجر به ایجاد پروتکل هایی با طراحی نادرست می شود.

نویسندگان روشی را برای توصیف رسمی پروتکل‌های امنیتی و محیط آنها ارائه می‌کنند. این روش شامل مدلی برای توصیف پروتکل ها، مدل اجرای آنها و مدل نفوذگر می باشد. مدل‌ها با تعدادی ویژگی امنیتی به خوبی تعریف شده، که مفاهیم پروتکل‌های صحیح و محرمانه بودن داده‌ها را در بر می‌گیرد، گسترش یافته‌اند. این روش می تواند برای اثبات اینکه پروتکل ها این ویژگی ها را برآورده می کنند استفاده شود. بر اساس این مدل، آنها مجموعه‌ای از ابزار به نام Scyther را توسعه داده‌اند که می‌تواند به طور خودکار حملات به پروتکل‌های امنیتی را پیدا کند یا درستی آنها را ثابت کند. در مطالعات موردی، آنها کاربرد روش و همچنین اثربخشی ابزار تجزیه و تحلیل را نشان می‌دهند.

پایه ریاضی قوی روش، تفکیک قوی نگرانی‌ها در مدل، و مجموعه ابزار همراه، آن را ایده‌آل می‌سازد. هم برای محققان و دانشجویان فارغ التحصیل امنیت اطلاعات یا روش‌های رسمی و هم برای متخصصان پیشرفته طراحی پروتکل‌های امنیتی حیاتی مناسب است.

Security protocols are widely used to ensure secure communications over insecure networks, such as the internet or airwaves. These protocols use strong cryptography to prevent intruders from reading or modifying the messages. However, using cryptography is not enough to ensure their correctness. Combined with their typical small size, which suggests that one could easily assess their correctness, this often results in incorrectly designed protocols.

The authors present a methodology for formally describing security protocols and their environment. This methodology includes a model for describing protocols, their execution model, and the intruder model. The models are extended with a number of well-defined security properties, which capture the notions of correct protocols, and secrecy of data. The methodology can be used to prove that protocols satisfy these properties. Based on the model they have developed a tool set called Scyther that can automatically find attacks on security protocols or prove their correctness. In case studies they show the application of the methodology as well as the effectiveness of the analysis tool.

The methodology’s strong mathematical basis, the strong separation of concerns in the model, and the accompanying tool set make it ideally suited both for researchers and graduate students of information security or formal methods and for advanced professionals designing critical security protocols.