專利名稱：一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保密或安全通信的非對(duì)稱公鑰加密方法，具體地說(shuō)是一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密算法。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)安全保密問(wèn)題得到廣泛認(rèn)識(shí)以前，計(jì)算機(jī)的安全保密在絕大多數(shù)人的印象中是指硬件的物理安全。但是，當(dāng)今計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程終端存取、通信和網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)已取得長(zhǎng)足的發(fā)展，單純物理意義上的保護(hù)措施除可保護(hù)硬件設(shè)備的安全外，對(duì)信息和服務(wù)的保護(hù)意義越來(lái)越小，數(shù)據(jù)安全保密已成為計(jì)算機(jī)安全保密的主題。
安全性可證明的密碼算法和通信協(xié)議是密碼學(xué)的一個(gè)重要而又困難的研究課題，通信安全保密研究圍繞尋找更強(qiáng)更好的密碼體制而展開。傳統(tǒng)的密碼體帛由于在加密和解密時(shí)使用的是單一密鑰，一旦加密密鑰泄露，整個(gè)密碼體制就失去了作用。因此在實(shí)際應(yīng)用中暴露出了越來(lái)越多的缺陷，難以在商業(yè)上獲得更廣泛的應(yīng)用。公鑰體制的特點(diǎn)就是加密解密用不同的密鑰，，將其中一個(gè)公開用來(lái)加密，另一個(gè)保密用來(lái)解密的非對(duì)稱加密體制。目前國(guó)際上流行的公鑰加密體制有基于大數(shù)分解、離散對(duì)數(shù)困難問(wèn)題假設(shè)等難題。第一個(gè)較實(shí)用的基于Diffie-Hellman判定問(wèn)題的公鑰加密體制是由Cramer-Shoup提出的，它具有可證明的安全性，可以抵抗自適應(yīng)選擇密文的攻擊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密算法，它是從有限域上的Diffie-Hellman判定問(wèn)題出發(fā)，在大素?cái)?shù)域上，輔以公鑰證書和抗碰撞雜湊函數(shù)，進(jìn)行加密/解密的密碼系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下假設(shè)用戶A想跟用戶B發(fā)送信息，A用B的公鑰Pb和證書數(shù)據(jù)Cb加密m，并將結(jié)果Em發(fā)送給B，B得到Em后用自已的私鑰Ub恢復(fù)出m，這種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1.建立一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)(Zp，G，q，H)，其中大素?cái)?shù)群Zp是一個(gè)模素?cái)?shù)生成的有限群，G是Zp的階數(shù)為q的子群，(p＝2q+1，p，q均為大素?cái)?shù))，H是G3→G的抗碰撞雜湊函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)(Zp，G，q，H)由一組用戶公用。
2.從Zq中選取w，x，y，z構(gòu)成的四元組(w，x，y，z)作為私鑰；選定g1屬于G為生成元，作為公鑰矢量的第一分量，計(jì)算g2＝g1wmod p，c＝g1xmod p，d＝g1ymod p，h＝g1zmod p，公鑰為(g1，g2，c，d，h，Cert-data)。其中Cert-data為用戶證書數(shù)據(jù)，數(shù)字證書的內(nèi)部格式是由CCITTX.509規(guī)定的，它必須包含以下幾個(gè)方面的信息內(nèi)容證書的版本號(hào)；數(shù)字證書的序列號(hào)；證書擁有者的姓名；簽名算法；頒發(fā)數(shù)字證書的單位；頒發(fā)數(shù)字證書的單位的簽名；公開秘鑰的有效期等。
3.B的私鑰為(w，x，y，z)，公鑰為(g1，g2，c，d，h，Cert-data)，則A加密步驟為(a)隨機(jī)在Zq選取r；(b)計(jì)算u1＝g1rmod p，u2＝g2rmod p，e＝mhrmod p；(c)計(jì)算t＝H(Cert-data，u1，u2，e)，v＝(cd1)rmod p；(d)輸出加密的結(jié)果為(u1，u2，e，v)。
4.當(dāng)用戶B得到用戶A發(fā)送給他的信息(u1，u2，e，v)后，驗(yàn)證和恢復(fù)步驟如下(a)檢驗(yàn)u2＝u1wmod p成立與否，如不成立拒絕密文；成立執(zhí)行下一步；(b)計(jì)算t＝H(Cert-data，u1，u2，e)；(c)檢驗(yàn)v＝u1(x+y1)mod qmod p成立與否，如不成立則拒絕密文；否則執(zhí)行下一步；(d)計(jì)算m＝e/u1z，恢復(fù)出明文m。
我們的這種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密算法，跟Cramer-Shoup公鑰加密體制具有相同的代數(shù)結(jié)構(gòu)和可證明的安全性，但是具有更短的密鑰，用戶的私鑰為(w，x，y，z)，而在CS中用戶的私鑰是(x1，x2，y1，y2，z)，加密操作二者效率相同，但是在解密上我們更能有效的拒絕非法的密文。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是它是從有限域上的Diffie-Hellman判定問(wèn)題出發(fā)，在大素?cái)?shù)域上，輔以抗碰撞雜湊函數(shù)，進(jìn)行加密/解密的密碼系統(tǒng)，它具有可證明的安全性，且具有較快的運(yùn)算速度。可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信、密鑰交換等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)本發(fā)明用于密鑰交換時(shí)，假定用戶A想與用戶B進(jìn)行保密的通信，用戶A希望能夠?qū)⒁幻魑男畔經(jīng)過(guò)加密成不可辨認(rèn)的密文，只有他所希望的接收者能恢復(fù)成明文。本方法中，用戶A和用戶B共同用一系統(tǒng)參數(shù)(Zp，G，q，H)，這里分別給出P為512比特和1024比特的例子512P＝0xED100D4D388990F60C7BD3C800D83355904433FF74E3BE0659D5C4E818239E600BD2D0DB7A5F42D2DAD99DF5DCC1014FD5B3F863D6632578230706C0A4CACCB71024P＝0xED8E7692CDA48EE01F012E58AA7F06FD6203393B17C392DF6970B4934D4F613A35EB9A64208D26CA148B12FF28D6B18EF427BEFCAC7780AFD95229E759177137261A6D939FB5465F72D16EB3E7ECE01232081F003A3938555D49328E4860FF4F77FD1BBDB3222E0D0D021619EAA5F81F4C98E92C595801B04C3C9E3A0E4C0A53用戶A和用戶B的做法如下(a)對(duì)于一需要加密的明文m，任意選取r∈Zq，從可信目錄中得到用戶B的公鑰(g1，g2，c，d，h，Cert-data)，計(jì)算u1＝g1rmod p，u2＝g2rmod p，e＝mbrmodp，t＝H(Cert-data，u1，u2，e)，v＝(cd1)rmod p，輸出加密的結(jié)果(u1，u2，e，v)發(fā)送給B。
(b)當(dāng)用戶B得到(u1，u2，e，v)后，檢驗(yàn)u2＝u1wmod p是否成立，如不成立拒絕密文，否則計(jì)算t＝H(Cert-data，u1，u2，e)并檢驗(yàn)v＝u1(x+yt)mod qmod p成立與否，如不成立則拒絕密文；否則計(jì)算m＝e/u1z，恢復(fù)出明文m。
權(quán)利要求
1.一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，其特征是從Diffie-Hellman判定問(wèn)題出發(fā)，在大素?cái)?shù)域上，輔以抗碰撞雜湊函數(shù)和公鑰證書進(jìn)行加密和解密的公鑰密碼系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，其特征是建立一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)(Zp，G，q，H)，其中大素?cái)?shù)群Zp是一個(gè)模素?cái)?shù)生成的有限群，G是Zp的階數(shù)為q的子群，(p＝2q+1，p，q均為大素?cái)?shù))，H是G3→G的抗碰撞雜湊函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)(Zp，G，q，H)由一組用戶公用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，其特征是從Zq中選取w，x，y，z構(gòu)成的四元組(w，x，y，z)作為私鑰；選定g1屬于G為生成元，作為公鑰矢量的第一分量，計(jì)算g2＝g1wmod p，c＝g1xmod p，d＝g1ymod p，h＝g1zmod p，公鑰為(g1，g2c，d，h，Cert-data)。其中Cert-data為用戶證書數(shù)據(jù)，數(shù)字證書的內(nèi)部格式是由CCITTX.509規(guī)定的，它必須包含以下幾個(gè)方面的信息內(nèi)容證書的版本號(hào)；數(shù)字證書的序列號(hào)；證書擁有者的姓名；簽名算法；頒發(fā)數(shù)字證書的單位；頒發(fā)數(shù)字證書的單位的簽名；公開秘鑰的有效期等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，其特征是B的私鑰為(w，x，y，z)，公鑰為(g1，g2，c，d，h，Cert-data)，則A加密步驟為(a)隨機(jī)在Zq選取r；(b)計(jì)算u1＝g1rmod p，u2＝g2rmod p，e＝mhrmod p；(c)計(jì)算t＝H(Cert-data，u1，u2，e，)，v＝(cd1)rmod p；(d)輸出加密的結(jié)果為(u1，u2，e，v)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，其特征是當(dāng)用戶B得到用戶A發(fā)送給他的信息(u1，u2，e，v)后，驗(yàn)證和恢復(fù)步驟如下(a)檢驗(yàn)u2＝u1wmod p成立與否，如不成立拒絕密文；成立執(zhí)行下一步；(b)計(jì)算t＝H(Cert-data，u1，u2，e)；(c)檢驗(yàn)v＝u1(x+yt)mod qmod p成立與否，如不成立則拒絕密文；否則執(zhí)行下一步；(d)計(jì)算m＝e/u1z，恢復(fù)出明文m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于公鑰證書的概率型非對(duì)稱加密方法，它從Diffie－Hellman判定問(wèn)題出發(fā)，在大素?cái)?shù)域上，輔以抗碰撞雜湊函數(shù)和公鑰證書進(jìn)行加密和解密的公鑰密碼系統(tǒng)。它具有可證明的安全性，且具有較快的運(yùn)算速度。可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信、密鑰交換等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L9/28GK1444166SQ0311662
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者朱華飛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)