專利名稱：產(chǎn)生裝置鑒別的密鑰的方法和設備,裝置鑒別方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
與本發(fā)明一致的方法和設備涉及一種鑒別協(xié)議(authentication protocol)，更具體地講，涉及產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰以及執(zhí)行裝置鑒別。
背景技術(shù)：
由于引入了分布式系統(tǒng)，并且使用了在終端用戶和計算機之間以及多個計算機之間傳遞數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡和其它形式的通信，所以在過去幾十年中對信息安全的需要已經(jīng)顯著地變化。需要網(wǎng)絡安全來保護正被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 鑒別是用于對另一方證明一方的身份的處理。鑒別協(xié)議是用于允許兩個參與者在交換數(shù)據(jù)之前互相識別的一種協(xié)議。
在應用的大范圍中使用的鑒別協(xié)議基于公開密鑰加密系統(tǒng)，但是，由于公開密鑰加密運算相比于其它運算通常需要大量的開銷，所以其不適合于在具有有限的性能能力的裝置中使用。因此，需要一種方法來在諸如移動電話的具有有限能力的裝置中執(zhí)行鑒別，而不使用公開密鑰加密運算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的方法和使用該方法的設備、以及裝置鑒別方法和裝置鑒別設備，其中，可在具有有限的性能能力的裝置中執(zhí)行鑒別，而不執(zhí)行公開密鑰加密運算。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的方法，該方法包括產(chǎn)生包括與該裝置的ID大小相應的隨機數(shù)的元素向量；在裝置ID的“1”位于其中的每個位置產(chǎn)生與比特位置相應的子向量，并且通過將所述元素向量移位與“1”在該裝置ID中的位置相應的數(shù)量的比特位置來產(chǎn)生子向量；和組合關于該裝置而產(chǎn)生的子向量。
組合的步驟可包括對子向量求和或者執(zhí)行模數(shù)運算。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的設備，該設備包括元素向量發(fā)生器，用于通過產(chǎn)生與該裝置的ID大小相應的特定數(shù)來產(chǎn)生元素向量；子向量發(fā)生器，用于在裝置ID的“1”位于其中的每個位置產(chǎn)生與比特位置相應的子向量，并且通過將所述元素向量移位與“1”在該裝置ID中的位置相應的數(shù)量的比特位置來產(chǎn)生子向量；和子向量組合器，用于組合關于該裝置而產(chǎn)生的子向量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種裝置鑒別方法，其包括使用該裝置的固有(intrinsic)ID和固有密鑰來鑒別另一裝置，其中，該裝置的固有密鑰的形成包括產(chǎn)生包括與該裝置的ID大小相應的隨機數(shù)的元素向量；在裝置ID的“1”位于其中的每個位置產(chǎn)生與比特位置相應的子向量，并且通過將所述元素向量移位與“1”在該裝置ID中的位置相應的數(shù)量的比特位置來產(chǎn)生子向量；和組合關于該裝置而產(chǎn)生的子向量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種裝置鑒別設備，其包括鑒別器，用于使用該裝置的固有ID和固有密鑰來鑒別另一裝置，其中，該裝置的固有密鑰的形成包括產(chǎn)生包括與該裝置的ID大小相應的隨機數(shù)的元素向量；在裝置ID的“1”位于其中的每個位置產(chǎn)生與比特位置相應的子向量，并且通過將所述元素向量移位與“1”在該裝置ID中的位置相應的數(shù)量的比特位置來產(chǎn)生子向量；和組合關于該裝置而產(chǎn)生的子向量。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明示例性的實施例進行詳細描述，本發(fā)明的以上和其它方面將會變得更加清楚，其中圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的鑒別系統(tǒng)的配置圖；圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的密鑰產(chǎn)生設備的方框圖；圖3是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的產(chǎn)生密鑰的方法的參考圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的產(chǎn)生密鑰的方法的示例；圖5是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的產(chǎn)生密鑰的方法的流程圖；圖6是示意性地示出稱為裝置A的鑒別設備600的方框圖，該鑒別設備600鑒別圖1所示的稱為裝置B的另一鑒別設備；圖7是描述其中裝置A使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例產(chǎn)生的密鑰來鑒別裝置B的鑒別方法的流程圖；和圖8是描述被裝置A使用的其中裝置A和裝置B使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例產(chǎn)生的密鑰來互相鑒別的鑒別方法的流程圖。
具體實施例方式
將參照附圖來更全面地描述本發(fā)明，本發(fā)明示例性的實施例顯示在附圖中。
圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的鑒別系統(tǒng)的配置圖。參照圖1，裝置A包括固有ID ID_A111、密鑰Key_A 112、和廢棄的(revoked)裝置列表113。類似地，裝置B包括固有ID ID_B 121、密鑰Key_B122、和廢棄的裝置列表123。
ID_A 111和Key_A 112分別表示裝置A 110的固有ID和密鑰，并且ID_B121和Key_B 122分別表示裝置B 120的固有ID和密鑰。廢棄的裝置列表是其密鑰已經(jīng)被泄密(例如，被竊取)并且不再有效的裝置的列表。例如，當一裝置被制造或者與另一裝置或媒體通信時，廢棄的裝置列表被包括在該裝置中。由于如何實際管理廢棄的裝置列表超出了本發(fā)明的范圍，所以其詳細描述被省略。相反，下面描述如何使用廢棄的裝置列表。密鑰由預定數(shù)量的向量形狀的子密鑰組成。所述向量具有與裝置ID相同的位大小。例如，如果裝置ID由32位組成，那么向量的大小也是32位。每個裝置的密鑰值被這樣設置，關于裝置A和B，Key_A和ID_B的內(nèi)積(IP)值與Key_B和ID_A的內(nèi)積值相等(如果裝置ID被看作位向量而不是位串)。
例如，當裝置ID由5位組成時，ID_A為10110，ID_B為01011，Key_A＝(100，200，300，400，500)，Key_B＝(200，300，400，500，100)。
因此，IP(Key_A，ID_B)＝100*0+200*1+300*0+400*1+500*1＝1100，IP(Key_B，ID_A)＝200*1+300*0+400*1+500*1+100*0＝1100。
為了滿足以上性質(zhì)，描述一種產(chǎn)生密鑰的方法。
圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的密鑰產(chǎn)生設備的方框圖。參照圖2，密鑰產(chǎn)生設備200包括裝置ID接收器210、隨機數(shù)發(fā)生器220、元素向量發(fā)生器230、子向量發(fā)生器240、和子向量組合器250。
裝置ID接收器210從該設備外部的源端接收一個裝置的n位大小的ID，密鑰將為該裝置而產(chǎn)生，并且裝置ID接收器210將該ID輸出到子向量發(fā)生器240。此外，可以在密鑰產(chǎn)生設備200的內(nèi)部產(chǎn)生裝置ID。
隨機數(shù)發(fā)生器220產(chǎn)生n個隨機數(shù)，每個隨機數(shù)具有與裝置ID的大小相應的大小，并且隨機數(shù)發(fā)生器220將這些隨機數(shù)輸出到元素向量發(fā)生器230。
元素向量發(fā)生器230從隨機數(shù)發(fā)生器220接收該n個隨機數(shù)，將它們轉(zhuǎn)換為元素向量，并且將該元素向量輸出到子向量發(fā)生器240。例如，如果元素向量發(fā)生器230從隨機數(shù)發(fā)生器220接收n個隨機數(shù)e_1、e_2、e_3、...、e_n-2、e_n-1、e_n，那么元素向量發(fā)生器230產(chǎn)生包含這些隨機數(shù)作為元素的元素向量{e_1，e_2，e_3，...，e_n-2，e_n-1，e_n}。
子向量發(fā)生器240使用從元素向量發(fā)生器230接收的元素向量和從裝置ID接收器210接收的裝置ID來產(chǎn)生子向量。具體地講，子向量發(fā)生器240在裝置ID的1位于其中的每個比特位置產(chǎn)生相應于該比特位置的子向量。例如，如果在裝置ID中有m個1，那么產(chǎn)生m個子向量。通過將元素向量移位相應于1在裝置ID中的位置的若干比特位置，來產(chǎn)生子向量。例如，參照圖3，如果1在裝置ID中的第0位置上，那么元素向量移位為0。其結(jié)果是，子向量變?yōu)闆]有移位的原始元素向量{e_1，e_2，e_3，...，e_n-2，e_n-1，e_n}。如果1在裝置ID中的第1位置上，那么元素向量左移1位，從而子向量變?yōu)閧e_2，e_3，...，e_n-2，e_n-1，e_n，e_1}。
子向量組合器250接收在子向量發(fā)生器240產(chǎn)生的子向量，對子向量求和，并且輸出求和的組合向量作為密鑰。這里，求和運算(+)可以是一般的求和；但是，其也可以用作模數(shù)運算。例如，當兩個元素每個的大小是64位并且該兩個元素之和超過64位時，那么應用mod 2＾64以僅使用求和結(jié)果的最低有效64位。
例如，如圖3所示，當在裝置ID中只有一個1時，只有一個子向量被產(chǎn)生。因此，子向量組合器250可輸出一個子向量作為產(chǎn)生的密鑰。子向量組合器250的操作由下面的偽代碼概括。


參照圖4，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的產(chǎn)生密鑰的方法的示例被描述。例如，如果裝置ID是“10100000”，那么1被放置在裝置ID的第0和第2位置上。元素向量發(fā)生器產(chǎn)生元素向量{e_1，e_2，e_3，e_4，e_5，e_6，e_7，e_8}，從該元素向量產(chǎn)生了子向量V1＝{e_1，e_2，e_3，e_4，e_5，e_6，e_7，e_8}和子向量V2＝{e_3，e_4，e_5，e_6，e_7，e_8，e_1，e_2}。最后，兩個子向量V1和V2被求和以形成組合向量{e_1+e_3，e_2+e_4，e_3+e_5，e_4+e_6，e_5+e_7，e_6+e_8，e 7+e_1，e_8+e_2}，該組合向量被輸出作為密鑰。
圖5是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的產(chǎn)生密鑰的方法的流程圖。首先，在操作510中，n位裝置ID被輸入。然后在操作520中，n個隨機數(shù)被產(chǎn)生，并且包括n個元素(例如，所述n個隨機數(shù))的元素向量{e_1，e_2，e_3，...，e_n-2，e_n-1，e_n}被產(chǎn)生。這里，沒有為每個裝置ID產(chǎn)生元素向量。相反，元素向量被產(chǎn)生一次，并且被應用于每個裝置ID以為每個裝置產(chǎn)生密鑰。在操作530中，為在裝置ID中1位于其中的每個比特位置產(chǎn)生相應于該比特位置的子向量。每個子向量表示被移位了相應于1在裝置ID中的位置的數(shù)量的比特位置的元素向量。在操作540中，產(chǎn)生的子向量被求和，在操作550中，求和的向量被分配給密鑰。
當一個裝置(例如，裝置A)使用以上產(chǎn)生的密鑰來鑒別另一裝置(例如，裝置B)時所需的協(xié)議和使用以上產(chǎn)生的密鑰來互相鑒別裝置(例如，裝置A和B)時所需的協(xié)議被描述。
圖6是示意性地示出裝置A的鑒別設備600的方框圖，該鑒別設備600使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例產(chǎn)生的密鑰來鑒別另一鑒別設備裝置B。參照圖6，裝置A的鑒別設備600包括發(fā)送器/接收器610、廢棄的裝置列表620、廢棄的列表檢查器630、偽隨機數(shù)發(fā)生器640、內(nèi)積計算器650、散列運算器(hash operator)660、比較器670、和密鑰分配器680。
發(fā)送器/接收器610經(jīng)網(wǎng)絡將作為裝置A的ID的ID ID_A和裝置A的隨機值Nonce_A發(fā)送到裝置B，并且從裝置B接收作為裝置B的ID的ID ID_B、隨機值Nonce_B和值R，以鑒別裝置B，這在隨后詳細描述。
廢棄的裝置列表620是廢棄的裝置的列表。廢棄的列表檢查器630檢查從作為將被鑒別的裝置的裝置B接收的ID_B是否存在于廢棄的裝置列表620中。
偽隨機數(shù)發(fā)生器(PNG)640產(chǎn)生隨機數(shù)值Nonce_A，并且將其輸出到散列運算器660。Nonce是協(xié)議只使用一次的值。在協(xié)議使用了Nonce一次之后，相同的值不再被使用。
內(nèi)積計算器650計算作為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例產(chǎn)生的裝置A的密鑰的Key_A和作為裝置B的ID的ID_B的內(nèi)積，并且將結(jié)果K輸出到散列運算器660。
散列運算器660通過連接從偽隨機數(shù)發(fā)生器640接收的Nonce_A、從內(nèi)積計算器650接收的K、和從裝置B接收的Nonce_B，來執(zhí)行散列運算。散列運算用于通過將連接Nonce_A、K、和Nonce_B的值放入合適的散列函數(shù)，例如MD5、SHAI(安全散列算法)等，來獲得散列結(jié)果H。散列運算器660將散列結(jié)果H的高(h-k)位設置為R′，并且將R′輸出到比較器670。即，當散列結(jié)果H具有h位的大小并且密鑰具有k位的大小時，那么H的高h-k位被設置為R′。
比較器670將從散列運算器660接收的R′和從裝置B接收的R比較，并且確定R′是否與R相同。
當比較器670確定R′與R相同時，密鑰分配器680將散列結(jié)果H的低k位分配給密鑰。具體地講，散列結(jié)果H中的低k位，而不是高h-k位，被分配給密鑰。
圖7是描述其中裝置B由圖6中顯示的裝置A鑒別的鑒別方法的流程圖。
在操作710中，裝置B使用偽隨機數(shù)發(fā)生器(PNG)來產(chǎn)生隨機數(shù)值Nonce_B，并且將Nonce_B和它自己的ID ID_B發(fā)送到裝置A。在操作720中，裝置A檢驗從裝置B接收的ID_B是否存在于廢棄的裝置列表中，由此檢驗裝置B是否被廢棄。如果裝置B沒有被廢棄，那么在操作730中，裝置A也使用PNG來產(chǎn)生隨機數(shù)值Nonce_A，并且將Nonce_A和它自己的IDID_A發(fā)送到裝置B。
裝置A計算它自己的密鑰Key_A和從裝置B接收的ID_B的內(nèi)積K，并且通過將連接K、Nonce_A、和Nonce_B的值放入合適的散列函數(shù)來獲得散列結(jié)果H。在操作740中，H的高(h-k)位被設置為R′。
在操作750中，接收Nonce_A和ID_A的裝置B計算它自己的密鑰Key_B和從裝置A接收的ID_A的內(nèi)積K′，并且通過將連接K′、Nonce_A、和Nonce_B的值放入上述相同的散列函數(shù)來獲得散列結(jié)果H′。H′的高(h-k)位被設置為R，并且在操作760中，該R值被發(fā)送到裝置A。
在操作770中，從裝置B接收R的裝置A將R與R′比較，如果它們相同，那么H的低k位被分配給密鑰以成功地完成鑒別。裝置B將H′的低k位(即，從高第(h-k)位到最后第h位)分配給密鑰。
圖8是描述其中裝置A和裝置B使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例產(chǎn)生的密鑰來互相鑒別的鑒別方法的流程圖。
在操作810中，裝置B使用PNG來產(chǎn)生隨機數(shù)值Nonce_B，并且將Nonce_B和它自己的ID ID_B發(fā)送到裝置A。在操作820中，裝置A檢驗從裝置B接收的ID_B是否存在于廢棄的裝置列表中，由此檢驗裝置B是否被廢棄。如果裝置B沒有被廢棄，那么裝置A也使用PNG來產(chǎn)生隨機數(shù)值Nonce_A，計算它自己的密鑰Key_A和從裝置B接收的ID_B的內(nèi)積K，并且通過將連接K、Nonce_A、和Nonce_B的值放入合適的散列函數(shù)來獲得散列結(jié)果H。在操作830中，H的高(h-k)/2位被設置為R_A′，并且接下來的(h-k)/2位(即，從高第(h-k)/2位到第(h-k)位)被設置為R_B′。
在操作840中，裝置A將Nonce_A、ID_A、和R_A′發(fā)送到裝置B。在操作850中，裝置B檢驗從裝置A接收的ID_A是否存在于廢棄的裝置列表中，由此檢驗裝置A是否被廢棄。如果裝置A沒有被廢棄，那么裝置B計算它自己的密鑰Key_B和從裝置A接收的ID_A的內(nèi)積K′，并且通過將連接K′、Nonce_A、和Nonce_B的值放入上述相同的散列函數(shù)來獲得散列結(jié)果H′。在操作860中，裝置B將H′的高(h-k)/2位設置為R_A，并且將R_A和從裝置A接收的R_A′比較。
在操作860中，如果R_A和R_A′相同，那么裝置B將H′的接下來的(h-k)/2位設置為R_B。然后在操作870中，裝置B將R_B發(fā)送給裝置A。因此，裝置B將H′的低k位(即，從高第(h-k)位到最后第h位)分配給key′。
在操作880中，從裝置B接收R_B的裝置A將R_B與R_B′比較，如果它們相同，那么H的低k位被分配給密鑰以成功地完成鑒別。
例如，本發(fā)明可以在計算機可讀記錄介質(zhì)上被實施為計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質(zhì)包括每一種存儲計算機系統(tǒng)可讀數(shù)據(jù)的記錄裝置，諸如ROM、RAM、CD-ROM、磁帶、軟盤、光學數(shù)據(jù)存儲器等。計算機可讀記錄介質(zhì)也可以以載波(例如通過互聯(lián)網(wǎng)的傳輸)的形式被實現(xiàn)。計算機可讀記錄介質(zhì)可分布在網(wǎng)絡連接的計算機系統(tǒng)中，導致計算機可讀代碼由分布式方法存儲和執(zhí)行。本領域的計算機程序員能夠從包含于此的本發(fā)明的描述中推導出用于實現(xiàn)本發(fā)明的功能程序、代碼和代碼段。
盡管本發(fā)明是參照其示例性的實施例被具體顯示和描述的，但是本領域的技術(shù)人員應該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對其進行形式和細節(jié)的各種改變。這些示例性的實施例應該被理解為僅是描述性意義，而不是為了限制的目的。因此，本發(fā)明的范圍不是由本發(fā)明的詳細描述限定，而是由所附權(quán)利要求限定，并且在本發(fā)明范圍之內(nèi)的變化應該被理解為被包括在本發(fā)明中。
如上所述，提供一種產(chǎn)生密鑰的方法，以在具有有限的性能能力的裝置例如移動電話中執(zhí)行鑒別，而不使用公開密鑰加密運算。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的方法，該方法包括產(chǎn)生包括多個隨機數(shù)的元素向量，每個隨機數(shù)與裝置的ID的位相對應；通過將所述元素向量移位與值1在該ID中的比特位置相應的數(shù)量的比特位置，來為具有值1的該ID的每一位產(chǎn)生子向量；和組合所述子向量以產(chǎn)生密鑰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生密鑰的方法，其中，組合的步驟包括對所述子向量求和以及執(zhí)行模數(shù)運算中的至少一個。
3.一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的設備，該設備包括元素向量發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有相應于裝置ID大小的數(shù)量的元素的元素向量；子向量發(fā)生器，用于通過將所述元素向量移位與值1在該ID中的比特位置相應的數(shù)量的比特位置，來為具有值1的該ID的每一位產(chǎn)生子向量；和子向量組合器，用于組合所述子向量以產(chǎn)生密鑰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生密鑰的設備，其中，子向量組合器通過對所述子向量求和以及執(zhí)行模數(shù)運算中的至少一個來組合所述子向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生密鑰的設備，其中，所述元素是隨機數(shù)。
6.一種裝置鑒別方法，包括使用第一裝置的固有ID和固有密鑰來鑒別第二裝置，其中，第一裝置的固有密鑰通過以下步驟被產(chǎn)生為該固有ID的每一位產(chǎn)生包括隨機數(shù)的元素向量；通過將元素向量移位與值1在該ID中的比特位置相應的數(shù)量的比特位置，來產(chǎn)生與具有值1的該ID的每一位相應的子向量；和組合所述子向量。
7.一種裝置鑒別設備，包括鑒別器，用于使用第一裝置的固有ID和固有密鑰來鑒別第二裝置；元素向量發(fā)生器，用于產(chǎn)生包括與該ID的每一位相應的隨機數(shù)的元素向量；子向量發(fā)生器，用于通過將所述元素向量移位與值1在該ID中的比特位置相應的數(shù)量的比特位置，來為具有值1的該ID的每一位產(chǎn)生子向量；和子向量組合器，用于組合所述子向量以產(chǎn)生第一裝置的固有密鑰。
全文摘要
一種產(chǎn)生用于裝置鑒別的密鑰的方法，該方法包括通過產(chǎn)生包括與該裝置的ID大小相應的數(shù)量的隨機數(shù)，來產(chǎn)生元素向量；在裝置ID的“1”位于其中的每個位置產(chǎn)生與比特位置相應的子向量，并且通過將所述元素向量移位與“1”在該裝置ID中的位置相應的數(shù)量的比特位置來產(chǎn)生子向量；和組合關于該裝置而產(chǎn)生的子向量。提供該產(chǎn)生密鑰的方法，以在具有有限的性能能力的裝置例如移動電話中執(zhí)行鑒別，而不使用公開密鑰加密運算。
文檔編號H04L9/00GK1735007SQ20051008777
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月14日
發(fā)明者李栽興 申請人:三星電子株式會社