專利名稱：以具有邏輯的辭句產生無意義密碼的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以具有邏輯的辭句產生無意義密碼、從而增加計算機系統(tǒng)安全的方法，尤其涉及一種防止入侵者或冒充者取得使用者賬戶密碼的方法。
背景技術：
任何一種服務器都必須把提供服務的通信端口曝露在互聯(lián)網上。曝露的通信端口成為惡意攻擊的目標之一，攻擊者的攻擊可能會造成用戶數(shù)據(jù)被非法查閱、網站頁面被修改、服務器當機等惡性后果。
因此，采取安全措施防范惡意攻擊已成為所有網絡系統(tǒng)必須考慮的一個因素。數(shù)十年來，使用密碼作為信息安全上認證的基本架構。一般而言，一個安全個體(principal)(如使用者)需要同時輸入系統(tǒng)認證的名稱及密碼，以取得該系統(tǒng)資源的使用權。這組名稱和密碼的組合，即為系統(tǒng)開放特定權限給予使用的賬戶。
然而，任何僅靠使用者名稱及密碼即可開放權限的認證系統(tǒng)，均曝露于想要成為入侵者的攻擊目標。破解計算機服務器的賬戶方法有多種。一般來說，使用者名稱通常最易為非授權人所確定或取得。舉例來說，電子郵件信箱地址常作為賬戶的使用者名稱。而密碼則主要通過三種方式破解獲得，其一為猜解簡單口令，其二為字典攻擊，其三為暴力破解，如下所述。
許多人為了方便記憶，使用自己或家人的生日、電話號碼、房間號碼、簡單數(shù)字、或挑選身份證號碼中的數(shù)字作為密碼，甚至在所有系統(tǒng)中皆用同一組密碼，使用原廠預設賬號和密碼，或是很輕易將密碼告訴別人、將密碼備忘藏在鼠標墊下或貼在屏幕旁，或使用“password”作為密碼，甚至不設密碼，這些情況均為入侵者容易猜解的簡單指令。
另有一種人以英文單字與阿拉伯數(shù)字的排列組合、或女友、男友、兒子、女兒的名字為密碼。因此，若上述猜解簡單口令攻擊失敗后，入侵者將使用字典攻擊，即利用程序嘗試字典中的單詞的每種可能。字典攻擊可利用重復登錄，或收集加密的口令，并試圖與加密后的字典中的單詞匹配。這些惡意的入侵者通常以英語辭典/字典或其它語言的辭典為基礎破解。另外，其還使用各類字典的數(shù)據(jù)庫，例如姓名與常用口令的數(shù)據(jù)庫。
暴力猜解類似字典攻擊，入侵者以專門的計算機與程序以暴力嘗試所有可能字符的組合方式。由于計算機計算速度越來越快，一個由4個小寫字母組成的密碼可以在幾分鐘內被破解；而較長的密碼，包括數(shù)字、標點、大小寫字母，可能的組合達10萬億種，若該計算機每秒鐘可嘗試100萬種組合，可于一個月內被破解。目前入侵企業(yè)網絡的破解密碼軟件則聲稱可每秒完成八百萬筆測試組合。
因此，造成冒充者入侵的原因中很大一部分是密碼設定不夠隱密，使冒充者容易猜中。雖然目前發(fā)展出一次性密碼(OTP)強化身分認證，取代傳統(tǒng)的密碼認證。但這種方法，乃至于其它替代或輔助密碼的方式(例如以軟件令牌(soft token)、智能卡(smartcards)或數(shù)字簽名(certificate)為基礎的系統(tǒng))都受制于實施費用高昂，具有無法普及化的問題。
同時，不同系統(tǒng)安全性不一致，但多數(shù)人為了簡便起見，在其授權的電子郵件信箱和工作站賬號等全都使用相同的密碼。這樣，當一個安全性等級不夠嚴謹?shù)挠嬎銠C系統(tǒng)受到攻擊，使得使用者賬戶外流時，通過這些賬戶可使這些入侵者掌握其它系統(tǒng)的機率大為增加。
因此，截至目前為止，若同時考慮到安全性與實施性，保障系統(tǒng)安全最好的方法是禁止用戶重新使用舊密碼(強制密碼歷史)，并在兩次更改密碼之間的時間(最大密碼壽命以及最小密碼壽命)、最小密碼長度、以及用戶是否必須混合使用大小寫字母、數(shù)字和特殊字符(密碼必須滿足復雜性要求)進行限制。理論來說，考慮到當前的破解技術，使用者應該設計18～23個毫無意義的字符避免字典攻擊，并每2～3個月更改一次，同時，不同的工作系統(tǒng)，應使用各別的密碼為最佳。
然而，一般人很難有效記憶毫無意義的亂碼字符，故常會忘記密碼。即便記住了，又需要每兩到三個月更換一次，且每個系統(tǒng)的賬戶密碼不一致時，也常因無法區(qū)別各個賬戶使用的密碼而造成使用上的困擾。這樣，可能導致賬戶被鎖住，或由于忘記密碼，需經過煩雜的手續(xù)再申請一次賬戶密碼。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于，輔助使用者建立一組不易遺忘且足夠長的亂碼作為密碼，以防止入侵者以暴力攻擊等手段取得賬戶數(shù)據(jù)，并非法存取系統(tǒng)資源。為了防止運算速度越來越快的攻擊系統(tǒng)，最安全的密碼應為18～23個字符，并每2～3個月定時更換一次。另外，使用者應在不同服務器間設定不同的密碼。然而，由于人腦很難背誦18～23個字符的亂碼，同時，由于設定太多組密碼將會導致使用上的混亂，反而造成使用者遺失密碼、搞混密碼。因此，本發(fā)明采用轉換函數(shù)，以易記憶的辭句輸入以得到密碼。本發(fā)明的使用者可從易背誦的辭句得到亂碼，由于辭句跟亂碼相比，更易背而不易忘，因此，可確保使用者建立的密碼不易遺失。
如上所述，為解決使用者遺忘密碼的問題，本發(fā)明以個人易于取得的辭句為基礎，經由轉換函數(shù)產生一組不可逆的密碼。故使用者需要背誦的是辭句的出處，或是辭句的內文。相較于毫無章理可尋的隨機數(shù)密碼，辭句易背且不易忘。同時由于使用者可以輕易記憶，而不用抄寫在特定位置，因此，本發(fā)明的方法所產生的密碼具有高度可移植性與變換性，使用者只需在便攜式電子儀器中存入該轉換函數(shù)，當需要密碼時輸入辭句，即可獲得長而有效的密碼。
本發(fā)明的另一目的在于，防止由于使用者的習慣被泄漏，而使系統(tǒng)再度被破解的可能性增加。當系統(tǒng)受到攻擊并使賬戶數(shù)據(jù)外流時，縱使該系統(tǒng)要求使用者更改密碼，但由于攻擊者可由外流的賬戶數(shù)據(jù)推得使用者設定密碼的習慣，當再次入侵系統(tǒng)時，可以輕易地猜解賬戶密碼，故大幅降低系統(tǒng)的安全性。
綜上所述，本發(fā)明為一種以易于取得的辭句為基礎，將長辭句輸入至轉換函數(shù)以產生賬戶密碼的方法。其中，本發(fā)明使用偽隨機函數(shù)為密碼產生函數(shù)。將該辭句作為轉換函數(shù)的輸入，以產生亂碼字符串，以供使用者作為賬戶密碼。其中，該辭句是從方便取得、不易遺忘、或是牢記于個人記憶中的辭句中選擇的，因此為有條理可記憶的、或容易查詢的，故可避免使用者漏忘密碼。同時，該轉換函數(shù)產生的密碼為隨機數(shù)排列，因此不易受到惡意冒充者的侵入，而造成個人數(shù)據(jù)的外流，甚至計算機系統(tǒng)遭破壞的危險。同時，本發(fā)明以偽隨機函數(shù)作為轉換函數(shù)。由于偽隨機函數(shù)的特性，同樣的輸入種子可以得到相同的隨機數(shù)輸出，因此使用者可以銘記引用的辭句，若需登錄時，以該辭句輸入至偽隨機函數(shù)中即可獲得密碼。
此外，本發(fā)明優(yōu)選地采用單向雜湊函數(shù)為基礎的偽隨機數(shù)產生函數(shù)。單向雜湊函數(shù)是一種不可解壓縮(單向)的方法，即，由已知的輸出無法取得輸入，或無法求得任兩輸入而其輸出為相同的方法。另一方面，偽隨機函數(shù)可產生一長串的不可被預測的隨機數(shù)位。因此本發(fā)明密碼產生的方法具有高度安全性，即便得知密碼，也無法得到原始種子辭句，可有效保護使用者的選用習慣，再次更改密碼時較難被破解。


圖1為雜湊函數(shù)的應用圖；圖2為本發(fā)明的應用范圍圖；圖3為本發(fā)明的一個實施例圖；圖4為本發(fā)明的另一個實施例圖；圖5為本發(fā)明的流程圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下10-雜湊函數(shù)輸入11-雜湊函數(shù)12-雜湊函數(shù)輸出13-雜湊函數(shù)輸入14-雜湊函數(shù)15-雜湊函數(shù)輸出
21-個人數(shù)字助理25-個人計算機23-筆記型計算機31-實施例的長辭句33-更改后的實施例的長辭句 35-作為種子輸入至函數(shù)37-得到輸出41-選擇長辭句43-加入長辭句產生條件 45-輸入至偽隨機函數(shù)47-得到輸出49-輸入賬戶密碼501-選擇長辭句 502-判斷是否修改504-修改長辭句 506-判斷是否加入密碼產生條件508-加入密碼產生條件 510-輸入至偽隨機函數(shù)512-得到輸出 514-將輸入作為賬戶密碼具體實施方式
本發(fā)明為一種以易于取得、易于背誦、或是存在于個人記憶中的辭句為基礎，產生使用者賬戶密碼的方法與轉換函數(shù)。該辭句用以作為轉換函數(shù)的輸入，以產生可作為密碼的字符所組成的字符串，方便使用者利用為賬戶密碼。因此，本發(fā)明為輔助使用者使用辭句以產生無意義隨機數(shù)的方法，由于該辭句是從方便取得、不易遺忘、或是牢記于個人記憶中的字句中選擇，因此是有條理可記憶的、或容易查詢的，因此可避免因使用者漏忘密碼而產生麻煩。同時，該轉換函數(shù)產生的密碼為隨機數(shù)排列，因此不易受到惡意冒充者的侵入、從而造成個人數(shù)據(jù)外流甚至計算機系統(tǒng)遭破壞的危險。
舉例來說，一個使用者首先需選擇一個他/她熟悉的辭句，如某首流行歌曲的前十句歌詞，將其作為轉換函數(shù)的輸入種子。之后，該辭句經過轉換函數(shù)的轉換，成為計算機系統(tǒng)中能夠接受作為密碼的隨機數(shù)字符，以供使用者復制于登錄的密碼欄。由于各種系統(tǒng)所接受的密碼長度不一，使用者可根據(jù)系統(tǒng)對密碼長度的要求，擇其所限制的長度作為系統(tǒng)的賬戶密碼?；蛘?，如果系統(tǒng)對密碼的長度未加以限制，則該函數(shù)產生的隨機數(shù)可全部作為賬戶密碼。轉換函數(shù)為偽隨機函數(shù)，將輸出結果轉換為符合密碼允許的字符的隨機數(shù)字符串。
為使得使用者由相同的辭句產生相同的密碼，本發(fā)明以偽隨機函數(shù)作為轉換函數(shù)。由于偽隨機函數(shù)的特性在于，同樣的輸入種子可以得到相同的隨機數(shù)輸出，因此使用者可以銘記所引用的辭句，若需登錄時，以所銘記的辭句輸入該偽隨機函數(shù)中，從而獲得密碼。
記憶的信息以容易取得為最優(yōu)選，因此可選擇大眾化書籍中的內容作為種子，如圣經中的某章節(jié)，或論語的某一篇。由于圣經與論語均有極大的普極性，現(xiàn)今在書店很容易就可查到，因此毋需記憶。需要輸入辭句時，可在書局、書架上實時找尋。另外，還可將種子辭句中的某關鍵詞輸入網絡搜尋引擎查詢。
因此，使用者僅需記憶引用書名以及章節(jié)編號即可，如此使用者毋需辛苦地記下毫無條理的亂碼，也不用將密碼抄于計算機旁或攜帶于皮夾內。換句話說，使用者所需記憶的，是辭句的出處，而非一串由字母、數(shù)字與符號組成的無意義亂碼。
雖然這些辭句容易獲得，但是所選取的段落辭句卻根據(jù)使用者需要而決定，因此即使被具有惡意的外來者得知使用者引用的辭句出自圣經，但由于圣經內容豐富，因此還是不知其選取的段落，故破解絕非易事。更進一步來說，書籍有不同版本，如圣經就有和合版以及思高版等，同時，可選用不同語言(如英文本、中文本等)輸入，由版本與語言的不同，可排列出更多種可能性，則更加深了破解的難度。
此外，可選擇將辭句進行記憶。為了方便背誦，應以使用者曾經背過且不易遺忘的辭句為優(yōu)選，如背誦過的詩詞，流行歌曲的歌詞等。由于歌曲或韻文容易背誦而不易忘記，因此使用者可截取其中的某些段落或全部記憶，將其作為輸入種子。
現(xiàn)今處理器運算速度越來越快，而入侵者的算法技巧也日益進步，為將賬戶進行最安全防護，使用者的賬戶密碼理論上越長越難破解。因此，所引用的辭句越長，相對產生的密碼難度就越大，從而越難破解。因此，本發(fā)明為產生一種由長辭句產生、不易突破的強密碼的方法，另一方面來說，使用者毋需耗神背誦所產生的亂碼。
為了避免使用者所輸入的辭句被其它惡意入侵者所取得，而在使用者選用辭句的習慣曝露于入侵者之前，增加其破解密碼的可能性，本發(fā)明優(yōu)選地采用單向雜湊函數(shù)為基礎的偽隨機數(shù)產生函數(shù)。單向雜湊函數(shù)是一種不可解壓縮(單向)的方法，即，由已知的輸出無法取得輸入，或無法求得任意兩輸入而其輸出為相同的方法。如圖1的方框10所示，當輸入x＝110010時，雜湊函數(shù)的輸出為1010110100101，如方框12。而另一方面，若將x+1＝110011輸入至該雜湊函數(shù)時，得到的輸出方框15為01001101001。則雜湊函數(shù)(x)與雜湊函數(shù)(x+1)的輸出之間毫無關聯(lián)。另一方面，偽隨機函數(shù)可產生一長串周期長且不可被預測的隨機數(shù)位。因此，本發(fā)明密碼產生的方法具有高度安全性，即便得知密碼，也無法得到原始種子辭句，可有效保護使用者的選用習慣，從而使用者再次更改密碼時較難被破解。
如圖2所示，本發(fā)明的方法是提供具有高度可移植性的密碼產生器。舉例來說，轉換函數(shù)的原始碼可公開下載，使用者可將函數(shù)復制于個人計算機25或便攜式電子運算器(如個人數(shù)字助理器(PDA)21或是筆記型計算機23)內，因此無論在何處需要密碼時，均可實時輸入辭句并產生長密碼。另外，還可到提供計算機和網絡的地方(如網絡咖啡廳等)下載函數(shù)，以產生密碼。所以，密碼隨手可得，從而增加了本發(fā)明的便利性。
如圖3所示，為了避免密碼可能太容易重復的缺陷，本發(fā)明的輸入辭句可進行小部分修改。舉例來說，若引用王之渙的《登鸛鵲樓》為函數(shù)種子，其原文為方框31“白日依山盡黃河入海流欲窮千里目更上一層樓”但為了增加密碼的安全性，可視情況將原文作可理解的更改，如將“黃河”改成“長江”，則輸入種子成為方框33“白日依山盡長江入海流欲窮千里目更上一層樓”另外，可間隔插入同樣的文字，形成“白日依山盡兮黃河入海流兮欲窮千里目兮更上一層樓兮”或者，可將詩句以倒序反過來輸入。以上這些方式均為將辭句稍加更改的方式。然而再重申，這些更改部分均為使用者所自設于記憶中的，外部人士無法輕易獲得。最后，這些修改過的辭句即為偽隨機函數(shù)的種子，如方框35～37所示。
為更進一步提升使用密碼的安全性，密碼應該要定期更新，并且不同賬戶間應使用不同密碼。為實現(xiàn)此目的，可以加入密碼產生條件，其可由數(shù)種對長辭句的修改而實現(xiàn)。舉例來說，使用者可在長辭句后加上要登錄系統(tǒng)的代號或名稱，則可避免使用者在所有的賬戶中均引用相同密碼的弊病。
舉例來說，如圖5所示，一個使用者具有Gmail電子信箱、Skype賬戶、MSN賬戶、以及Hinet電子信箱的賬戶，其選擇的輸入長辭句為《登鸛鵲樓》，如方框41所示。為了在不同賬戶中設置不同密碼，其輸入種子則分別為“長辭句+服務器名稱”。即，Gmail信箱密碼的輸入種子如方框43與44，為“Gmail登鸛鵲樓”，Skype賬戶的輸入種子為“Skpye登鸛鵲樓”，以此類推。注意，該賬號位于長辭句之前、之后或中間是使用者自訂的。之后，再將這些辭句作為種子輸入至偽隨機函數(shù)，得到的輸出作為各賬戶信箱的密碼，如方框45至49所示。
此外，由于系統(tǒng)的密碼需每隔一段時間更換一次，因此使用者可以考慮在長辭句后加入密碼的適用日期或設定日期，以滿足定期更換密碼的要求。同樣的以圖4的例子來說，如果Gmail的信箱密碼為2005年1月1日設定，此信箱密碼下次再次重新設定時間為2005年4月1日，則輸入函數(shù)的種子可為“登鸛鵲樓Gmail2005/01/01～2005/03/31”。
另外，可以不同編碼的選擇產生密碼。以前面《登鸛鵲樓》的例子而言，可使用標點符號，使種子成為“白日依山盡，黃河入海流；欲窮千里目，更上一層樓?！睂τ诜怯⒄Z系的國家而言，更包含了編碼的選擇。以中文為例，就有大五碼(Big5)以及四位萬國碼(UCS4)等，還有簡體中文與繁體中文編碼的不同。甚至可使用注音或拼音作為編碼，以避免中文輸入時的錯別字。
綜上所述，本發(fā)明的完整流程圖由圖5示出。如圖所示，當使用者請求登錄并接收到服務器傳來的登錄信息時，可預先選擇一組長辭句，如步驟501所示。之后選擇是否修改該長辭句，因為可以保持長辭句的原貌，因此可選擇不修改，如步驟502～504。為了更進一步加強安全性，使用者應在不同賬戶下設定不同密碼，但步驟506并非絕對，也可以均設定相同密碼。再如步驟510至514所示，將最后得到的長辭句輸入至偽隨機函數(shù)中，以所產生的輸入作為賬戶密碼，復制并輸入至服務器。
權利要求
1.一種以具有邏輯的辭句產生無意義密碼的方法，所述方法包括從已知的辭句中挑選一串文字；將所述文字作為種子輸入至隨機數(shù)產生器；選取所述隨機數(shù)產生器的輸出形成密碼，其中，所述密碼適當?shù)貞糜诘卿浻嬎銠C或服務器系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述隨機數(shù)產生器的輸出包括字母。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述隨機數(shù)產生器的輸出包括數(shù)字。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述隨機數(shù)產生器的輸出為字母與數(shù)字的組合。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述隨機數(shù)產生器包括偽隨機函數(shù)。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述偽隨機函數(shù)使用雜湊函數(shù)為基礎。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述文字經過修改后再作為種子，并輸入至所述隨機數(shù)產生器。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述種子進一步包括要登錄的系統(tǒng)的代號。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述種子進一步包括設定密碼的適用日期。
全文摘要
一種以具有邏輯的辭句產生無意義密碼的方法，其以長辭句作為輸入種子，輸入至偽隨機函數(shù)從而產生密碼。其中，辭句為從方便取得、或牢記于個人記憶中的字句中選擇，稍加改變后作為輸入種子。此外，偽隨機函數(shù)以單向雜湊函數(shù)為基礎。舉例來說，可引用“白日依山盡黃河入海流欲窮千里目更上一層樓”為函數(shù)種子輸入。此外，使用者可以作不同設定如將“黃河”改成“長江”，或加入更改日期、登錄主機名稱等，從而加強函數(shù)種子難度。
文檔編號G09C1/00GK101025874SQ20061000802
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2006年2月23日
發(fā)明者林岱宏 申請人:資通電腦股份有限公司