專利名稱：一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域，具體地說設(shè)計(jì)了一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法。
背景技術(shù)：
在基于標(biāo)識的系統(tǒng)中，每個(gè)實(shí)體具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)識。每個(gè)標(biāo)識可以是任何有意 義的字符串。但和傳統(tǒng)公鑰系統(tǒng)最大的不同是，在基于標(biāo)識的系統(tǒng)中，實(shí)體的標(biāo)識本身就可 以用作實(shí)體的公開密鑰。由于標(biāo)識本身就是實(shí)體的公鑰，這類系統(tǒng)就不再依賴證書和證書 管理系統(tǒng)如PKI，從而極大地簡化了管理密碼系統(tǒng)的復(fù)雜性。 有認(rèn)證的標(biāo)識密碼算法，即在其私鑰安全的情況下，接收端可以肯定其收到的密 文只可以由具有發(fā)送端私鑰的實(shí)體才可以生成。所以這樣的標(biāo)識加密算法相較于普通標(biāo)識 加密算法具有一個(gè)明顯的優(yōu)勢接收端可以確認(rèn)密文消息的發(fā)送源，例如郵件接收端可以 確認(rèn)密文郵件的發(fā)件人。對于機(jī)密性要求很高的文件，現(xiàn)有技術(shù)并不能給予可靠保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決接收端能夠在解密后確認(rèn)密文信息的發(fā)送源，而且在密 文信息發(fā)送過程中保證不向外泄露的技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了一種用于加密的專用服務(wù)器及加密 方法，借助具有密碼生成中心的服務(wù)器，通過傳輸通道將發(fā)送端的標(biāo)識、以及密文打包發(fā)送 給接收端，接收方解密成功即可恢復(fù)明文并可確認(rèn)發(fā)送端的身份，解密失敗即可確認(rèn)密文 信息為偽造或在傳遞過程中被篡改。 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方 法，以上加密方法是在發(fā)送端將封裝有明文的密文信息發(fā)送給接收端的過程中實(shí)現(xiàn)的，上 述的服務(wù)器中包括借助配套軟件生成私鑰的密碼生成中心、中央處理單元、存儲單元以及 短信收發(fā)單元，具體步驟如下 ①、首先在服務(wù)器的專用存儲單元中借助配套的固定算法建立主密鑰；
②、根據(jù)客戶端獲取私鑰的請求以及客戶端的標(biāo)識，服務(wù)器借助主密鑰進(jìn)行私鑰 生成，并將生成的私鑰安全地下發(fā)至客戶端，客戶端是密文信息的發(fā)送端、或接收端；
③、發(fā)送端借助獲得的私鑰A和接收端標(biāo)識B將明文加密、與發(fā)送端標(biāo)識A —起封 裝后生成密文信息，發(fā)送至接收端； 、接收端通過獲得的私鑰B和發(fā)送端標(biāo)識A對接收到的密文信息進(jìn)行解密。如 果解密成功，接收端得到密文信息的明文并可確定密文的發(fā)送端確為A，如果解密失敗，則 可以斷定密文信息為他人冒充A偽造或被篡改。 本發(fā)明的關(guān)鍵在于發(fā)送端或接收端的加密或解密過程的私鑰生成和分發(fā)都要依 賴于具有密碼生成中心的服務(wù)器，服務(wù)器首先在專用存儲單元中建立主密鑰，客戶端通過 向密碼生成中心提交包含其標(biāo)識和服務(wù)口令的注冊請求來申請私鑰，服務(wù)器則會(huì)對客戶端 的請求進(jìn)行認(rèn)證后分發(fā)客戶端標(biāo)識對應(yīng)的私鑰。發(fā)送端在獲取私鑰后加密明文信息，生成
3的密文信息中包括有發(fā)送端的標(biāo)識A，如果接收端解密成功，便可確定該密文信息的發(fā)送端 擁有標(biāo)識A對應(yīng)的私鑰，進(jìn)而確定發(fā)送方的身份。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


附圖為本發(fā)明的方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式
參看附圖，一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，以上方法是在發(fā)送端將封裝 有明文的密文信息發(fā)送給接收端的過程中實(shí)現(xiàn)的，所述的服務(wù)器中包括借助配套軟件生 成私鑰的密碼生成中心、中央處理單元以及配套的存儲單元和短信收發(fā)單元，具體步驟如 下 ①、首先在服務(wù)器的專用存儲單元中借助配套的固定算法建立主密鑰；
②、根據(jù)客戶端獲取私鑰的請求以及客戶端的標(biāo)識，服務(wù)器借助主密鑰進(jìn)行私鑰 生成，并將生成的私鑰安全地下發(fā)至客戶端，客戶端是密文信息的發(fā)送端、或接收端；
③、發(fā)送端借助獲得的私鑰A和接收端標(biāo)識B將明文加密、與發(fā)送端標(biāo)識A —起封 裝后生成密文信息，發(fā)送至接收端； 、接收端通過獲得的私鑰B和發(fā)送端標(biāo)識A對接收到的密文信息進(jìn)行解密。如 果解密成功，接收端得到密文信息的明文并可確定密文的發(fā)送端確為A，如果解密失敗，則 可以斷定密文信息為他人冒充A偽造或被篡改。
上述的步驟②服務(wù)器進(jìn)行私鑰分配的具體方法是 i.客戶端將客戶的標(biāo)識、手機(jī)號碼以及客戶選擇的服務(wù)口令使用服務(wù)器標(biāo)識C加 密發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求。 ii.服務(wù)器使用其標(biāo)識對應(yīng)的私鑰C解密后，獲取客戶端標(biāo)識、手機(jī)號碼和服務(wù)口 令。 iii.服務(wù)器將一隨機(jī)數(shù)通過短信發(fā)送到客戶手機(jī)上。 iv.服務(wù)器用配套算法和主密鑰生成客戶端標(biāo)識與對應(yīng)的私鑰， v.服務(wù)器用配套算法從ii中的服務(wù)口令和iii中的隨機(jī)數(shù)派生一個(gè)對稱密鑰。 vi.服務(wù)器用配套算法和v中生成的對稱密鑰加密私鑰下發(fā)至客戶端。 vii.客戶端使用i中選擇的服務(wù)口令和客戶手機(jī)上收到的iii發(fā)出的隨機(jī)數(shù)按照
v的方法派生對稱密鑰，并用該密鑰解密并存儲vi下發(fā)的私鑰。 如果發(fā)送端已獲得私鑰A，則直接進(jìn)行步驟③，否則，首先進(jìn)行步驟②，發(fā)送端端將
發(fā)送端標(biāo)識A以及相應(yīng)的手機(jī)號和選擇的服務(wù)口令發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求。 如果接收端已獲得私鑰B，則直接進(jìn)行步驟④，否則，首先進(jìn)行步驟②，接收端將接
收端標(biāo)識B以及相應(yīng)的手機(jī)號和選擇的服務(wù)口令發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求。 發(fā)送端對每個(gè)明文信息進(jìn)行加密時(shí)，將使用一個(gè)唯一數(shù)混合由私鑰A和標(biāo)識B計(jì)
算出的秘密來加密明文。所述的唯一數(shù)可以是發(fā)送端與接收端之間當(dāng)前發(fā)送密文的累計(jì)次
數(shù)，發(fā)送端在每次加密給指定的接收端后將該計(jì)數(shù)加l，接收端在每次成功解密后，比較本
地計(jì)數(shù)和密文信息中的計(jì)數(shù)。如果密文信息中的計(jì)數(shù)大于本地計(jì)數(shù)，則接收解密結(jié)果，并更新本地計(jì)數(shù)為密文信息中的計(jì)數(shù)。所述的唯一數(shù)也可以是一由發(fā)送端生成的隨機(jī)數(shù)。在這 種情況下，接收端無需記錄和比較該信息。 上述的標(biāo)識A或標(biāo)識B是發(fā)送端或接收端的手機(jī)號碼、或已注冊過的、授權(quán)的用戶 ID。 利用以上所說的固定算法進(jìn)行建立主密鑰、分配私鑰、以及加密和解密的過程 是 1、首先建立并初始化系統(tǒng)。由密鑰生成中心生成系統(tǒng)參數(shù)和主密鑰。
l-l)、密鑰生成中心首先生成相關(guān)的公開系統(tǒng)參數(shù)。包括定義于一個(gè)域Fp(p是一 素?cái)?shù)或者素?cái)?shù)的冪乘)上的橢圓曲線(或超橢圓曲線)E ;曲線上的兩個(gè)點(diǎn)群A (冪為q循 環(huán)群)、點(diǎn)群G2 (階為q的群)；一個(gè)可計(jì)算同態(tài)映射9 :G2 — ^ ;曲線上的一個(gè)可計(jì)算對如 Tate對，Ate對或Weil對等；一個(gè)將消息嵌入到曲線的函數(shù)& (該函數(shù)可將任意消息映射 到曲線上點(diǎn)群62中，其計(jì)算方法和62的表達(dá)方式有關(guān)[VS07]);密碼操作唯一數(shù)生成方式 如加密操作記數(shù)(如發(fā)送方和接收方間的加密次數(shù)記數(shù))或者是隨機(jī)數(shù)；一個(gè)密鑰派生函 數(shù)KDF[IS018033-2];數(shù)據(jù)封裝機(jī)制Q [IS018033-2]。
1-2)、密鑰生成中心首先生成主密鑰即選擇一個(gè)在[O，q-l]之間的隨機(jī)數(shù)S作為 主密鑰。在^中隨機(jī)選擇一個(gè)生成元P"同時(shí)公布P工和[s]P工為系統(tǒng)參數(shù)的一部分。
2、在密鑰生成中心建立后， 2-1)、用戶向密鑰生成中心申請對應(yīng)其標(biāo)識ID的私鑰。 A、用戶選擇一個(gè)服務(wù)口令P，采用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識加密算法如BF-IBE算法加密服務(wù)口 令和用戶手機(jī)號碼。加密的接收方為密鑰生成中心短信模塊號碼。 B、密鑰生成中心使用其短信模塊號碼作為標(biāo)識對應(yīng)的私鑰解密請求，獲取用戶的 服務(wù)口令P和手機(jī)號碼。 C、密鑰生成中心隨機(jī)選取一個(gè)隨即數(shù)R，通過短信模塊發(fā)送到用戶手機(jī)。 D、密鑰生成中心使用密鑰派生函數(shù)KDF從P禾P R派生一個(gè)密鑰W。 2-2)、密碼中心將標(biāo)識ID采用消息嵌入函數(shù)HI將標(biāo)識映射到(1)中選擇的點(diǎn)群
G2中的點(diǎn)QID = HJID)，再計(jì)算對應(yīng)標(biāo)識的私鑰dID = [s]QID. 2-3)、密鑰生成中心將標(biāo)識私鑰采用W作為密鑰和數(shù)據(jù)封裝機(jī)制Q加密用戶標(biāo)識 私鑰后，發(fā)送到申請的用戶。 2-4)、用戶在獲得標(biāo)識私鑰密文和包含隨即數(shù)R的短信后，根據(jù)KDF派生出密鑰W， 然后按照數(shù)據(jù)封裝機(jī)制Q，解密標(biāo)識私鑰cU。可以通過如下方式驗(yàn)證私鑰的正確性判斷 e(P為)是否等于e([s]Pp(U。如果不等，則私鑰錯(cuò)誤。 3、在用戶獲取到標(biāo)識私鑰后就可以采用加密算法加密消息給指定的接收方。
3-l)、發(fā)送方先計(jì)算只有發(fā)送方和接收方才可以生成的共享秘密。其步驟為
3-la)、將接收方標(biāo)識接收方IDK使用消息嵌入函數(shù)&映射到G2中的一個(gè)點(diǎn)QK = & (IDK)。 3-ib)，發(fā)送方利用其私鑰ds和QK計(jì)算共享秘密MK- e((p(ds),QR)。發(fā)送方也可以 計(jì)算MK-e(cp(QR),ds)o 3-2)、發(fā)送方確定和該次加密的唯一數(shù)U。該數(shù)需在每次加密都不同，可以是從一 個(gè)大空間選擇的隨機(jī)數(shù)或者是加密次數(shù)記數(shù)器。如果U是發(fā)送方和接收方之間的當(dāng)前加密記數(shù)，則需更新U二U+1。 3-3)、發(fā)送方使用計(jì)算的共享秘密，每次加密唯一數(shù)U和接收方標(biāo)識作為密鑰派生函數(shù)KDF的輸入，計(jì)算會(huì)話密鑰K。 3-4)、發(fā)送方使用會(huì)話密鑰K和數(shù)據(jù)封裝機(jī)制DEM封裝明文消息m，生成封裝密文C — DEM(K，m)。將加密唯一數(shù)U、封裝密文C和發(fā)送方標(biāo)識IDS —起作為密文信息發(fā)送到接收方。 4、接收方在收到密文信息后進(jìn)行如下操作進(jìn)行解密 4-1)、如果唯一數(shù)U為發(fā)送方和接收方間的加密次數(shù)記數(shù)，則比較U和發(fā)送方和接收方之間的當(dāng)前加密次數(shù)記數(shù)。如果U小于或等于當(dāng)前記數(shù)，則中止解密；
4-2)、接收方計(jì)算只有發(fā)送方和接收方才可以生成的共享秘密。其步驟為
4-2a)、將發(fā)送方標(biāo)識接收方IDS使用消息嵌入函數(shù)&映射到G2中的一個(gè)點(diǎn)Qs =& (IDS)。 4-2b)、接收方利用其私鑰4和Qs計(jì)算共享秘密MK- e(q)(Qs),dR)。如果發(fā)送方計(jì)算MK-e((p(QR),ds)，則接收方計(jì)算MK-e(cp(dR),Qs)。 4-3)、接收方使用計(jì)算的共享秘密，加密唯一數(shù)U和接收方標(biāo)識作為密鑰派生函數(shù)KDF的輸入，計(jì)算會(huì)話密鑰K。 4-4)、接收方使用數(shù)據(jù)封裝機(jī)制中的解封裝機(jī)制，計(jì)算輸出DEM—、K，X)結(jié)果。
4-5)、如果解密成功并且加密唯一數(shù)是發(fā)送方和接收方之間的當(dāng)前加密記數(shù)，則需更新本地當(dāng)前加密次數(shù)記數(shù)為U。 現(xiàn)舉出一個(gè)具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本方法中客戶端請求私鑰的具體過程。
本加密方法可在以下設(shè)備如智能卡、手機(jī)、USB設(shè)備、電腦上實(shí)現(xiàn)。其中智能卡、USB設(shè)備在設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)加、解密，提供私鑰的高安全性保護(hù)。利用密鑰封裝機(jī)制和數(shù)據(jù)封裝機(jī)制的配套算法進(jìn)行聯(lián)合加密，特別適用于短信信息加密。下面列舉在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)加密的過程。 如果在SM卡上實(shí)現(xiàn)以上方法用戶的SM卡上需要安裝實(shí)現(xiàn)以上加密加密方法的STK應(yīng)用。 1)、用戶(發(fā)送端或者接收端)通過STK菜單選擇申請開通加密服務(wù)。STK應(yīng)用要求用戶輸入一服務(wù)口令后，采用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識加密算法如BF-IBE算法加密服務(wù)口令。加密的接收方標(biāo)識為密鑰生成中心短信模塊號碼。加密完成后發(fā)送該密文信息到密鑰生成中心短信模塊。 2)、密碼生成中心短信模塊收到該加密短信后，使用其短信號碼對應(yīng)的私鑰解密，獲取服務(wù)口令，同時(shí)通過短信獲取用戶的手機(jī)號碼。 3)、密碼生成中心選擇一個(gè)6個(gè)字符的隨機(jī)碼，通過短信發(fā)送到用戶手機(jī)上。密碼
生成中心根據(jù)實(shí)現(xiàn)的KDF從用戶的服務(wù)口令和隨機(jī)碼派生一個(gè)密鑰W。 4)、密碼生成中心根據(jù)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)識私鑰生成算法生成對應(yīng)用戶手機(jī)號碼的標(biāo)識私
鑰后，使用W作為密鑰和數(shù)據(jù)封裝算法加密標(biāo)識私鑰。密碼生成中心通過短信模塊將標(biāo)識
私鑰密文以短信格式發(fā)送到用戶手機(jī)。 5) 、SIM卡在收到短信后，加密加密方法的STK應(yīng)用要求用戶輸入1)確定的服務(wù)口令和3)發(fā)出的隨機(jī)碼后，根據(jù)KDF派生密鑰W，解密標(biāo)識私鑰密文，恢復(fù)并存儲標(biāo)識私鑰。
6)、用戶要發(fā)送加密短信時(shí)，啟動(dòng)STK菜單的加密短信菜單，用戶輸入接收人手機(jī)號碼和短信內(nèi)容后，STK使用5)中的獲取的標(biāo)識私鑰和接收人短信號碼按照前述的加密過程加密短信內(nèi)容后，將密文通過短信發(fā)送到接收方手機(jī)。 7)、用戶要解密加密短信時(shí)，啟動(dòng)STK菜單的解密短信菜單，STK使用5)中的獲取的標(biāo)識私鑰和發(fā)送人手機(jī)號碼按照前述的解密過程解密短信內(nèi)容，如果解密成功，則顯示短信內(nèi)容和發(fā)送人手機(jī)號碼。如果失敗，則提示用戶短信系偽造或被竄改。
權(quán)利要求
一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，以上加密方法是在發(fā)送端將封裝有明文的密文信息發(fā)送給接收端的過程中實(shí)現(xiàn)的，其特征在于所述的服務(wù)器中包括借助配套軟件生成私鑰的密碼生成中心、中央處理單元、存儲單元以及短信收發(fā)單元，具體步驟如下①、首先在服務(wù)器的專用存儲單元中借助配套的固定算法建立主密鑰；②、根據(jù)客戶端獲取私鑰的請求以及客戶端的標(biāo)識，服務(wù)器借助主密鑰進(jìn)行私鑰生成，并將生成的私鑰安全地下發(fā)至客戶端，客戶端是密文信息的發(fā)送端、或接收端；③、發(fā)送端借助獲得的私鑰A和接收端標(biāo)識B將明文加密、與發(fā)送端標(biāo)識A一起封裝后生成密文信息，發(fā)送至接收端；④、接收端通過獲得的私鑰B和發(fā)送端標(biāo)識A對接收到的密文信息進(jìn)行解密，如果解密成功，接收端得到密文信息的明文并可確定密文的發(fā)送端確定為A，如果解密失敗，則可以斷定密文信息為他人冒充A偽造或被篡改。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于所述 的步驟②服務(wù)器進(jìn)行私鑰分發(fā)的具體方法是i. 客戶端，包括發(fā)送端或接收端，將其標(biāo)識、手機(jī)號碼以及客戶選擇的服務(wù)口令使用服 務(wù)器標(biāo)識C加密發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求；ii. 服務(wù)器使用其標(biāo)識對應(yīng)的私鑰C解密后，獲取客戶端標(biāo)識、手機(jī)號碼和服務(wù)口令；iii. 服務(wù)器將一隨機(jī)數(shù)通過短信發(fā)送到客戶手機(jī)上；iv. 服務(wù)器用配套算法和主密鑰生成客戶端標(biāo)識與對應(yīng)的私鑰，v. 服務(wù)器用配套算法從ii中的服務(wù)口令和iii中的隨機(jī)數(shù)派生一個(gè)對稱密鑰。vi. 服務(wù)器用配套算法和v中生成的對稱密鑰加密私鑰下發(fā)至客戶端。vii. 客戶端使用i中選擇的服務(wù)口令和客戶手機(jī)上收到的iii發(fā)出的隨機(jī)數(shù)按照v的 方法派生對稱密鑰，并用該密鑰解密并存儲vi下發(fā)的私鑰。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于如果 發(fā)送端已獲得私鑰A，則直接進(jìn)行步驟③，否則，首先進(jìn)行步驟②，發(fā)送端將發(fā)送端標(biāo)識A以 及相應(yīng)的手機(jī)號和選擇的服務(wù)口令加密發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于如果 接收端已獲得私鑰B，則直接進(jìn)行步驟④，否則，首先進(jìn)行步驟②，接收端將接收端標(biāo)識B以 及相應(yīng)的手機(jī)號和選擇的服務(wù)口令加密發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行請求。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于發(fā)送 端對每個(gè)明文信息進(jìn)行加密時(shí)，將使用一個(gè)唯一數(shù)混合由私鑰A和標(biāo)識B計(jì)算出的秘密來 加密明文。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于所述 的唯一數(shù)是發(fā)送端與接收端之間當(dāng)前發(fā)送密文的累計(jì)次數(shù)，發(fā)送端在每次加密給指定的接 收端后將該計(jì)數(shù)加l，接收端在每次成功解密后，比較本地計(jì)數(shù)和密文信息中的計(jì)數(shù)。如果 密文信息中的計(jì)數(shù)大于本地計(jì)數(shù)，則接收解密結(jié)果，并更新本地計(jì)數(shù)為密文信息中的計(jì)數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于所述的唯 一數(shù)可以是一 由發(fā)送端生成的隨機(jī)數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，其特征在于所述的標(biāo)識A或標(biāo)識B是發(fā)送端或接收端的手機(jī)號碼、或已注冊過的、授權(quán)的用戶ID。
全文摘要
一種用于加密的專用服務(wù)器及加密方法，解決接收端能夠在解密后確認(rèn)密文信息的發(fā)送源，而且在密文信息發(fā)送過程中保證不向外泄露的技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，本方法是在發(fā)送端將封裝有明文的密文信息發(fā)送給接收端的過程中實(shí)現(xiàn)的，建立一個(gè)具有密碼生成中心的專用服務(wù)器，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行首先發(fā)送端通過發(fā)送端標(biāo)識A向密碼生成中心申請、并獲得私鑰A；發(fā)送端對具有接收端標(biāo)識B的密文信息用私鑰A和標(biāo)識B進(jìn)行加密后發(fā)送至接收端；接收端通過接收端標(biāo)識B向密碼生成中心申請、并獲得私鑰B；接收端借助發(fā)送端標(biāo)識A以及私鑰B對密文信息進(jìn)行解密，解密成功，接收端得到密文信息的明文，否則，解密失敗。
文檔編號H04L29/06GK101789865SQ20101011831
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者程朝輝 申請人:深圳市華信安創(chuàng)科技有限公司