一种移动自组网门限密钥分发方法

摘要

本发明涉及一种移动自组网门限密钥分发方法，其特征在于：提出一种适合移动自组网安全要求的基于身份的多重签密算法，再将这种算法用于移动自组网密钥管理，给出一种高效、安全的移动自组网络门限密钥分发方法。本发明中多重签密技术的使用，增强了移动自组网门限密钥管理的可靠性，改进了现有技术中要求服务请求者有多个一跳步邻居服务节点的问题，实现了由服务节点联合进行密钥分发，更好地保障了移动自组网门限密钥分发的安全性和高效性。

主权项

1.一种移动自组网门限密钥分发方法，其特征在于步骤如下：步骤1：选择一个离线可信第三方作为PKG，由PKG选择参数，进行系统初始化，具体步骤如下：步骤a：PKG选择椭圆曲线上的两个q阶的循环群(G₁，+)和(G₂，·)，G₁的生成元P，G₁和G₂上的双线性变换e：G₁×G₁→G₂，随机选取系统私钥并计算相应公钥P_pub＝σP∈G₁，其中是椭圆曲线上的有限域；步骤b：PKG按门限密码体制将系统私钥σ分成n份σ_i，i＝1，2，…，n，n为门限密码体制中的参数；步骤c：PKG采用对称密码算法(E，D)，采用三个散列函数H₀：{0，1}^*→G₁，H₁：G₂→{0，1}^b和H₂：{0，1}^b×G₂→Z_q^*其中b是明密文的比特长度，H₀为任意长的0、1序列到G₁上的变换，H₁为G₂到长度为b的0、1序列上的变换，H₂由长度为b的0、1序列与G₂构成的乘积空间到有限域上的变换；步骤d：PKG选择时间间隔l，将网络使用期划分为l长的时段；步骤2：每个网络用户到离线PKG处注册，提供自己的身份信息；PKG验证用户身份，为用户生成公私钥对，并将公私钥对及系统参数安全发给用户；步骤3：将系统私钥的n个份额分发给随机选择的n个用户作为PKG节点；步骤4：在l长的时段中的第j时段结束之前，网络中的私钥更新请求节点A在第j时段的私钥采用标准算法DSS进行签名，并广播包括此签名信息和它的公钥的请求信息R；步骤5：节点A的某个一跳步邻居PKG节点I₁在收到请求信息后，采用签名标准算法DSS验证请求信息R和更新请求节点A的身份是否相符；如不相符，拒绝该次服务请求；步骤6：如相符，节点I₁以持有的系统私钥份额σ₁为更新请求节点A按门限密码体制计算出其在第j+1时段私钥的一个分量m₁，PKG节点I₁以在第j时段的私钥d_1j和更新请求节点A在第j时段的公钥Q_aj＝H₀(ID_a||j)对m₁进行签密，具体步骤如下：步骤(1)：在有限域Z_q^*中任选一个x₁，计算r₁＝H₂(c₁，R₁)，s₁＝x₁P_pub-r₁d_1j，其中：R₁为PKG节点I₁的签名验证密钥、K₁为PKG节点I₁的加密密钥、c₁为PKG节点I₁的加密密文、r₁为PKG节点I₁的验证值，s₁为PKG节点I₁的签名值；步骤(2)：PKG节点I₁广播签密信息(R，c₁，r₁，s₁)；步骤(3)：收到(R，c₁，r₁，s₁)的PKG节点I₁信息的一跳步PKG节点I₂计算验证r₁＝H₂(c₁，R₁′)是否成立，若成立继续下述步骤；步骤(4)：在有限域Z_q^*中任选一个x₂，计算r₂＝H₂(c₂，R₂)，s₂＝x₂P_pub-r₂d_2j，其中：R₂为PKG节点I₂的签名验证密钥、K₂为PKG节点I₂的加密密钥、c₂为PKG节点I₂的加密密文、r₂为PKG节点I₂的验证值，s₂为PKG节点I₂的签名值，m₂为I₂以持有的系统私钥份额σ₂为更新请求节点A生成的第j+1时段私钥的分量；在第j时间段，节点A的身份为ID_a||j步骤(5)：PKG节点I₂广播签密信息(R，c₂，r₂，s₂)；步骤(6)：收到PKG节点I_i-1信息(R，c_i-1，r_i-1，S_i-1)的I_i-1的一跳步PKG节点I_i计算验证r_i-1＝H₂(c_i-1，R′_i-1)成立进行下述步骤；步骤(7)：在有限域Z_q^*中任选一个x_i，计算r_i＝H_i(c_i，R_i)，s_i＝x_iP_pub-r_id_ij其中：R_i为PKG节点I_i的签名验证密钥、K_i为PKG节点I_i的加密密钥、c_i为PKG节点I_i的加密密文、r_i为PKG节点I_i的验证值，s_i为PKG节点I_i的签名值，m_i为I_i以持有的系统私钥份额σ_i为更新请求节点A生成的第j+1时段私钥的分量；步骤(8)：PKG节点I_i广播签密信息(R，s_i，r_i，c_i)，重复步骤(7)直到最后一个签密者I_t，t为门限密码体制中n的门限值，取值为n-1的三分之一；步骤7：PKG节点I_t将其生成的签密信息(s_t，r_t，c_t)通过I_t-1，…，I₂，I₁依次转发传送给更新请求节点A；步骤8：更新请求节点A以自己的私钥d_aj、I_t的公钥Q_tj和(s_t，r_t，c_t)计算出与I_t的会话密钥$K_t=H_1\left(e(s_t,Q_{\mathrm{aj}})e{(Q_{\mathrm{tj}},d_{\mathrm{aj}})}^{r_t}\right);$然后通过$m_t\left|\right|Q_{\mathrm{tj}}\left|\right|\left|\right|Q_{t-1,j}\left|\right|c_{t-1}\left|\right|r_{t-1}\left|\right|s_{t-1}=D_{K_t}\left(c_t\right)$解密，得出消息m_t，Q_tj，Q_t-1，j，c_t-1，r_t-1，s_t-1；继续以私钥d_aj、I_i的公钥Q_ij和(s_i-1，r_i-1，c_i-1)计算出与I_i的会话密钥：解密出消息m_i，Q_ij，Q_i-1，j，c_i-1，r_i-1，s_i-1，其中1≤i＜t；直至由K₁解密出m₁，Q_1j；步骤9：更新请求节点A将得到的PKG节点I₁、I₂、...，I_t为自己生成的第j时段私钥的t个分量m_i，i＝1，2，…，t，得到自己在第j+1时段私钥：d＝m₁+m₂+…+m_t。