Double Ratchet ################## `The Double Ratchet Algorithm `_ 通信双方基于share secret key = root key实施安全会话： - earlier keys不能由later keys恢复 - later keys不能由earlier keys计算 kdf chain ====================================== kdf key + input 派生出 kdf key + output key 通过input的迭代，更新 kdf key + output key chain -------- 通信双方各自维护3个chain: root chain, sending chain, receiving chain A 的 sending chain = B 的 receiving chain A 的 receiving chain = B 的 sending chain ratchet ====================================== symmetric-key ratchet ------------------------ chain key + constant 派生出 chain key + message key 迭代派生 Diffie-Hellman ratchet ---------------------------------------------------- Diffie-Hellman ratchet 的output secret 作为 root chain 的 input 1. step A预先获得B的ratchet public key A计算 DH output A将自身的ratchet public key传给B B计算 DH output 二者计算的DH output，即为 A的sending chain = B 的 receiving chain 的 input root key + dh output 派生出 root key + A sending chain key #. next step B切换新的ratchet public key B计算 DH output B将新的ratchet public key传给A A计算DH output 二者计算的DH output，即为 A的receiving chain = B 的 sending chain 的 input root key + dh output 派生出 root key + A receiving chain key double ratchet ====================================== sending chain key + constant 派生 sending chain key + sending message key receiving chain key + constant 派生 receiving chain key + receiving message key ratchet带动root chain更新，引发sending/receiving chain的更新 只要dh ratchet不更新，那么dh output不更新，root chain也不更新，就只有sending/receiving的两个chain的key在迭代更新 double ratchet with header encryption ====================================== 初始化key变成3个：root key， sending chain header key, receiving chain next header key root key + dh output 派生出 root key + chain key + next header key，注意，这里next header key是与chain key关联的，例如，sending chain key对应sending chain的next header key。 A sending header key = B next receiving header key A next receiving header key = B next sending header key A以header key加密header，header中包含A新的ratchet public key & 消息序号 & 此次消息个数 A新的ratchet public key派生出新的root key, sending chain key, sending next header key B以next header key加密header，header中包含B新的ratchet public key & 消息序号 & 此次消息个数 A解密header后，派生出新的root key, receiving chain key, receiving next header key 注意，每一轮root chain的更新，上一轮的next header key自动变成当前轮的header key，并且自动生成下一次交换需要用的next header key。 ratchet public key不更新，header key就不需要用到 detail ====================================== out of order message ---------------------------------------------------- 由于消息有序列，完全可以通过序列号定位message key。 message key由于one time use，用过之后可以删除。 initial key ---------------------------------------------------- x3dh 密钥协商获得的sk = double ratchet 的 initial root key x3dh 的 B的 signed prekey = B 的 initial ratchet public key cipher ---------------------------------------------------- aes-256-cbc pkcs7 padding security ====================================== messge key可以及时删除 这个轮转机制实在有够累的