專利名稱：一種分布式的身份證書簽發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，尤指一種分布式的身份證書簽發(fā)方法。
背景技術(shù)：
移動自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad hoc Network，MANET)是一種特殊的、沒有有線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支持的移動網(wǎng)絡(luò)，它是由一組帶有無線收發(fā)器的移動終端所組成的無基站多跳步臨時(shí)性的自治網(wǎng)絡(luò)。因此，具有一般通信網(wǎng)絡(luò)所沒有的特點(diǎn)，例如，網(wǎng)絡(luò)的自組織性、動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、有限的無線傳輸帶寬、移動終端的局限性、路由的多跳性、以及易受攻擊等等。
移動自組織網(wǎng)絡(luò)中對移動節(jié)點(diǎn)身份的認(rèn)證是保證網(wǎng)絡(luò)正常工作的重要組成部分，身份認(rèn)證可以有效地防止假冒攻擊。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通常需要一個(gè)可信的認(rèn)證中心提供身份證書的簽發(fā)以及認(rèn)證服務(wù)，但由于移動自組織網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無中心的分布式網(wǎng)絡(luò)，所有的用戶都是平等的，因此無法保證某個(gè)用戶能夠固定充當(dāng)可信的認(rèn)證中心，特別是當(dāng)移動自組織網(wǎng)絡(luò)用于軍事目的時(shí)，單個(gè)可信的認(rèn)證中心會成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵點(diǎn)，降低了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。因此在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)分布式身份證書的簽發(fā)以及身份認(rèn)證是網(wǎng)絡(luò)中所需要解決的首要問題。
以現(xiàn)有技術(shù)中的一種分布式身份證書簽發(fā)方法為例，介紹分布式身份證書簽發(fā)的具體過程。該方法采用(t，n)門限群簽名的方法為每個(gè)新加入的節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，完成身份認(rèn)證過程。
所述(t，n)門限群簽名是指由n個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成群，代替可信的認(rèn)證中心向非授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)群簽名，只有當(dāng)n個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)中存在大于或等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)共同參與簽名過程，才能生成合法的群簽名，任何小于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)都無法共同生成合法的群簽名。在本發(fā)明中稱由n個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成群為信任群。
該分布式的身份證書簽發(fā)方法具體包含三個(gè)階段初始化階段、身份證書生成階段、身份認(rèn)證階段。其中，初始化階段由網(wǎng)絡(luò)中已有的可信密鑰生成中心生成用于身份證書簽發(fā)的系統(tǒng)參數(shù)，以及分配給各個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)各自的子密鑰。在身份證書生成階段首先由全體授權(quán)節(jié)點(diǎn)參加兩輪密鑰協(xié)商，在此過程中，各授權(quán)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生用于生成部分簽名的份額，然后再由各授權(quán)節(jié)點(diǎn)根據(jù)各自的份額生成各自的部分簽名。當(dāng)各授權(quán)節(jié)點(diǎn)在完成各自的部分簽名之后，當(dāng)存在大于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意給新加入節(jié)點(diǎn)簽名時(shí)，以下將新加入節(jié)點(diǎn)稱為新節(jié)點(diǎn)，才能由同意為新節(jié)點(diǎn)簽名的授權(quán)節(jié)點(diǎn)中的任意t+1個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的部分簽名聯(lián)合生成新節(jié)點(diǎn)的群簽名，進(jìn)而生成身份證書，并發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，新節(jié)點(diǎn)則可以使用簽發(fā)的身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證。
本方法的實(shí)現(xiàn)過程中，在部分簽名生成階段，網(wǎng)絡(luò)中的所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行了兩次密鑰協(xié)商，并且每次的密鑰協(xié)商過程都伴隨著較大的運(yùn)算量，造成了網(wǎng)絡(luò)資源的極大浪費(fèi)，給網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。除此之外，在進(jìn)行身份認(rèn)證的時(shí)候，證書一旦出示，就泄露了證書的機(jī)密信息，并且失效，使身份證書的使用效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種分布式的身份證書簽發(fā)方法，能夠在分布式網(wǎng)絡(luò)中為新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的身份認(rèn)證。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種分布式的身份證書簽發(fā)方法，該方法包括以下步驟A、需加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)向密鑰生成中心確定的所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)發(fā)起身份證書簽發(fā)請求，在收到大于等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與新節(jié)點(diǎn)身份證書簽發(fā)的響應(yīng)后，選擇其中的t個(gè)，并對選擇的所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序；
B、第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身的簽名傳遞組成因子作為簽名傳遞因子，并將簽名傳遞因子傳遞給第二授權(quán)節(jié)點(diǎn)，第二授權(quán)節(jié)點(diǎn)至第t授權(quán)節(jié)點(diǎn)依次根據(jù)各自計(jì)算出的簽名傳遞組成因子更新收到的簽名傳遞因子，再將更新后的簽名傳遞因子傳遞給相鄰下一節(jié)點(diǎn)，第t授權(quán)節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)為新節(jié)點(diǎn)；C、新節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的簽名傳遞因子生成群簽名，產(chǎn)生身份證書。
其中，該方法進(jìn)一步包括步驟D使用所產(chǎn)生的身份證書完成身份認(rèn)證。
其中，步驟B之前進(jìn)一步包括新節(jié)點(diǎn)計(jì)算單向值生成因子，并將包括單向值生成因子的簽名傳遞參數(shù)傳遞給第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)；第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的簽名傳遞參數(shù)計(jì)算自身的身份證書單向值部分，再根據(jù)所計(jì)算的身份證書單向值部分計(jì)算簽名傳遞組成因子；其中，所述計(jì)算單向值生成因子的方法為 其中Ki為選定的授權(quán)節(jié)點(diǎn)中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)各自給新節(jié)點(diǎn)發(fā)送的隨機(jī)數(shù)。
其中，步驟B中所述計(jì)算身份證書單向值部分的方法為hash(M，R)，其中R為單向值生成因子，M為身份證書內(nèi)容。
其中，步驟B中所述更新簽名傳遞因子的方法為將計(jì)算出的本授權(quán)節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞組成因子與所收到的上游節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞因子之積作為更新后的簽名傳遞因子。
其中，所述計(jì)算簽名傳遞組成因子的方法為 ga為新節(jié)點(diǎn)發(fā)送身份證書請求時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，所用到的r和k為各授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)生成的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)，S為授權(quán)節(jié)點(diǎn)擁有的子密鑰，h為身份證書單向值部分，t表示授權(quán)節(jié)點(diǎn)在信任群中的序列號碼。
其中，步驟C中所述的群簽名生成方法為C=Z·(Πi=1tgri)-amodN,]]>其中Z為步驟B中發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞因子，gri為授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參加身份證書簽發(fā)時(shí)返回給新節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)數(shù)，a為新節(jié)點(diǎn)在請求簽發(fā)身份證書是產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。
其中，所述完成身份認(rèn)證具體包括
D11、被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)將自身的身份證書發(fā)送給認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D12、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)計(jì)算證書效驗(yàn)因子，根據(jù)證書效驗(yàn)因子以及身份證書內(nèi)容計(jì)算得到證書效驗(yàn)值，判斷計(jì)算得到的證書效驗(yàn)值是否和身份證書中的單向值部分相等，如果相等，認(rèn)證成功；否則，認(rèn)證失敗。
其中，所述完成身份認(rèn)證具體包括D21、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)發(fā)送隨機(jī)數(shù)給被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D22、被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的隨機(jī)數(shù)生成新的身份證書單向值部分及群簽名，并將新身份證書發(fā)送給認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D23、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)計(jì)算證書效驗(yàn)因子，并根據(jù)證書效驗(yàn)因子以及身份證書內(nèi)容計(jì)算得到證書效驗(yàn)值，判斷證書效驗(yàn)值是否與身份證書的單向值部分相等，如果相等，認(rèn)證成功；否則，認(rèn)證失敗。
其中，所述計(jì)算證書效驗(yàn)因子的方法為R′＝Cvyhmod N，其中v，y為網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)，h為身份證書單向值部分，C為群簽名。
其中，所述生成新的身份證書單向值部分的方法為h＝hash(M，Rumod N)，其中M為身份證書內(nèi)容，R為單向值生成因子，u為隨機(jī)數(shù)；所述生成新的身份證書群簽名的方法為C＝Cumod N，其中C為身份證書原簽名，u為隨機(jī)數(shù)。
其中，所述計(jì)算證書效驗(yàn)因子的方法為R′＝Cvyuhmod N，其中v，y為網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)，h為身份證書單向值部分，u為隨機(jī)數(shù)，C為群簽名。
其中，所述計(jì)算證書效驗(yàn)值的方法為h＝hash(M，R′)，其中M為身份證書內(nèi)容，R′為證書效驗(yàn)因子。
其中，該方法進(jìn)一步包括密鑰生成中心為確定的授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，同時(shí)生成并分配用于簽發(fā)新節(jié)點(diǎn)身份證書以及完成身份認(rèn)證過程所需要的參數(shù)，確定生成身份標(biāo)識號碼及身份證書內(nèi)容的規(guī)則；需加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)根據(jù)確定的生成身份證書內(nèi)容的規(guī)則生成身份證書內(nèi)容。
本發(fā)明所提供的一種分布式的身份證書簽發(fā)方法，對于加入分布式網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)，基于(t，n)門限群簽名，由授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成的信任群完成新加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的身份證書的簽發(fā)。在本方法中，只有在信任群中同意為新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書的授權(quán)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于或等于t時(shí)，才能由其中的t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)共同完成為新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書的過程。因此，避免了在分布式網(wǎng)絡(luò)中由一個(gè)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書所帶來的安全漏洞。同時(shí)，相對于背景技術(shù)中所提到的實(shí)現(xiàn)分布式身份證書簽發(fā)方法而言，在本發(fā)明中身份證書簽發(fā)階段，由從信任群中選定的授權(quán)節(jié)點(diǎn)采用逐跳式的身份證書簽發(fā)方法，每個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)通過將自己產(chǎn)生的簽名傳遞因子傳遞給它的下游節(jié)點(diǎn)，下游節(jié)點(diǎn)更新上游節(jié)點(diǎn)傳來簽名傳遞因子，直至第t個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生群簽名，生成身份證書，這種逐跳式的群簽名方法不會給網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)帶來更大負(fù)擔(dān)。并且，在使用身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證的過程中，通過使用一次性隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)了身份證書的重用，提高了身份證書的使用效率。


圖1為本發(fā)明身份證書簽發(fā)過程示意圖；圖2為本發(fā)明逐跳式簽名過程示意圖；圖3為本發(fā)明一次性使用身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證過程示意圖；圖4為本發(fā)明重復(fù)使用身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證過程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提出的方法，其過程為首先，網(wǎng)絡(luò)在離線狀態(tài)下完成網(wǎng)絡(luò)初始化，確定授權(quán)節(jié)點(diǎn)，并為授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，同時(shí)生成并分配用于簽發(fā)新節(jié)點(diǎn)身份證書以及完成身份認(rèn)證過程所需的參數(shù)；初始化完成后，由新節(jié)點(diǎn)向信任群發(fā)起身份證書簽發(fā)過程，由新節(jié)點(diǎn)選擇任意t個(gè)同意參與身份證書簽發(fā)的授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成身份證書簽發(fā)組，由身份證書簽發(fā)組中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)采用逐跳的方式產(chǎn)生群簽名；最后，新節(jié)點(diǎn)根據(jù)身份證書簽發(fā)組的群簽名生成身份證書，進(jìn)而，網(wǎng)絡(luò)中擁有身份證書的節(jié)點(diǎn)則可使用獲得的身份證書完成身份認(rèn)證。其中，所述的信任群由所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成。
本發(fā)明方法適用于任意分布式網(wǎng)絡(luò)中的身份證書的簽發(fā)，以及身份認(rèn)證過程，以下以在MANET中實(shí)施本方法為例，介紹本發(fā)明方法的具體實(shí)施過程，如圖1所示，包括以下步驟步驟101由可信的密鑰生成中心確定最初組成MANET的節(jié)點(diǎn)為授權(quán)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)規(guī)則分別為這些授權(quán)節(jié)點(diǎn)分配各自唯一的身份標(biāo)識號碼i，該身份標(biāo)識號碼能唯一標(biāo)識不同的授權(quán)節(jié)點(diǎn)。
其中，密鑰生成中心可以是離線狀態(tài)下的密鑰生成服務(wù)器，為即將組成的MANET系統(tǒng)分配用于身份證書簽發(fā)及身份認(rèn)證的系統(tǒng)參數(shù)。最初組成MANET的授權(quán)節(jié)點(diǎn)都需要到該密鑰生成服務(wù)器登記，獲得自己的身份證書以及系統(tǒng)參數(shù)。
這里，密鑰生成中心分配身份標(biāo)識號碼的規(guī)則可以是由密鑰生成中心任意選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)；或根據(jù)節(jié)點(diǎn)的特征，如節(jié)點(diǎn)設(shè)備所使用的網(wǎng)卡號等進(jìn)行分配。在這些授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成MANET之前，由密鑰生成中心在離線狀態(tài)下完成網(wǎng)絡(luò)的初始化，產(chǎn)生用于身份證書生成和認(rèn)證的參數(shù)，以及給各授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，具體過程如下密鑰生成中心選擇p、q，令整數(shù)N＝p·q，其中p和q均為大素?cái)?shù)。根據(jù)p、q得到另外兩個(gè)大素?cái)?shù)p′和q′，p′、q′滿足p＝2p′+1，q＝2q′+1，令整數(shù)m＝p′·q′。
接著，密鑰生成中心選擇與m互素的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)d和v，并利用選擇的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)d和v，計(jì)算信任群的群密鑰x＝gdmod N，并根據(jù)xv·y＝1mod N計(jì)算得到信任群的群公鑰y，其中g(shù)∈ZN*]]>是子群QN的生成元，ZN*是N的最小剩余系，QN表示ZN*中所有平方剩余數(shù)構(gòu)成的乘法子群。
然后，密鑰生成中心選擇一個(gè)次數(shù)為t-1的多項(xiàng)式f(x)＝at-1xt-1+…+a1x1+d，其中參數(shù)a1，…，at由密鑰生成中心任意選擇。
密鑰生成中心根據(jù)該多項(xiàng)式和為各授權(quán)節(jié)點(diǎn)分配的身份標(biāo)識號碼i，計(jì)算各授權(quán)節(jié)點(diǎn)的子密鑰si＝gf(i)modm mod N。
在密鑰生成中心完成為各授權(quán)節(jié)點(diǎn)分配子密鑰之后，將授權(quán)節(jié)點(diǎn)的某一公開信息作為身份證書內(nèi)容M，生成身份證書。該身份證書內(nèi)容能唯一標(biāo)識該授權(quán)節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的，生成身份證書的規(guī)則可以是節(jié)點(diǎn)所使用設(shè)備的網(wǎng)卡號、節(jié)點(diǎn)用戶的身份證或者E-mail地址等。在確定了授權(quán)節(jié)點(diǎn)的身份證書內(nèi)容之后，密鑰生成中心選擇一個(gè)單向hash函數(shù)hash()，較佳的可以選擇一個(gè)強(qiáng)單向hash函數(shù)，并為每個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)選擇隨機(jī)數(shù)bi，通過計(jì)算單向值生成因子Ri=bivmodN,]]>并根據(jù)單向值生成因子得到身份證書單向值部分hi＝hash(Mi，Ri)，進(jìn)而得到簽名Ci=bi·xhimodN,]]>組成每個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)各自的身份證書(Mi，Ci，hi)，各授權(quán)節(jié)點(diǎn)則可使用簽發(fā)的身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證。
至此，密鑰生成中心在離線狀態(tài)下，完成了網(wǎng)絡(luò)的初始化，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)參數(shù)，包括公開參數(shù)N，g，v，y，hash()；秘密參數(shù)p，q，m，p′，q′，d，x，bi；以及授權(quán)節(jié)點(diǎn)各自的機(jī)密信息子密鑰si、身份證書(Mi，Ci，hi)。其中，網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)所共知的信息，秘密參數(shù)是只為密鑰生成中心所知的信息，在密鑰生成中心完成網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，即可將秘密參數(shù)秘密保存或安全刪除，授權(quán)節(jié)點(diǎn)的機(jī)密信息是由密鑰生成中心通過安全方式傳送給各授權(quán)節(jié)點(diǎn)。這里所指的安全方式可以是通過加密或?qū)Ｓ眯诺赖确绞竭M(jìn)行傳送。密鑰生成中心完成了網(wǎng)絡(luò)的初始化，即可退出網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)，由授權(quán)節(jié)點(diǎn)組成的信任群則可在完全非中心的狀態(tài)下，為新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書。
步驟102新節(jié)點(diǎn)根據(jù)密鑰生成中心為授權(quán)節(jié)點(diǎn)生成身份證書的規(guī)則產(chǎn)生身份證書內(nèi)容M，并向信任群請求簽發(fā)身份證書，以下新節(jié)點(diǎn)用W來表示，由于MANET的特殊性，W通常給它所有能通信的授權(quán)節(jié)點(diǎn)發(fā)送身份證書簽發(fā)請求消息，請求消息中包含整數(shù)gamod N，其中，a是W產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。
當(dāng)新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，新節(jié)點(diǎn)可以通過廣播消息得知系統(tǒng)的公開參數(shù)，以及用于生成身份標(biāo)識號碼和身份證書生成的規(guī)則；或者由新節(jié)點(diǎn)從離它最近的授權(quán)節(jié)點(diǎn)獲得系統(tǒng)公開參數(shù)以及用于產(chǎn)生身份標(biāo)識號碼和身份證書內(nèi)容的規(guī)則。
步驟103～104當(dāng)信任群中的某個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)收到W發(fā)送的請求消息，并同意參加為該新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書后，給W返回同意參加消息，消息中包含兩個(gè)整數(shù)grimod N和Ki=kivmodN,]]>ri和ki為該授權(quán)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。
當(dāng)W收到大于或等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)返回的同意參加消息后，進(jìn)入步驟105；如果W沒有收到大于或等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)返回的同意參加消息，則返回到步驟102，繼續(xù)發(fā)送身份證書簽發(fā)請求消息。
步驟105在同意參與新節(jié)點(diǎn)身份證書簽發(fā)的授權(quán)節(jié)點(diǎn)中，由新節(jié)點(diǎn)任意選擇其中的t個(gè)組成為自己簽發(fā)身份證書的身份證書簽發(fā)組，用組A來表示，并對組A中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)排序，排序方式為任意，也可以按照授權(quán)節(jié)點(diǎn)距新節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，或者授權(quán)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備性能進(jìn)行排序。將排序后的結(jié)果用1，…，t進(jìn)行編號，并用P1，…，Pt表示組中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)，啟動逐跳式的群簽名，在此將Pt-1稱為Pt的上游節(jié)點(diǎn)，Pt稱為Pt-1的下游節(jié)點(diǎn)。
步驟106W計(jì)算單向值生成因子R=Πi=1tKimodN,]]>將簽名傳遞參數(shù)(M，{A}，R)發(fā)送給P1，其中Ki為身份證書簽發(fā)組中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與W身份證書簽發(fā)時(shí)給W發(fā)送的隨機(jī)數(shù)，{A}表示集合A中授權(quán)節(jié)點(diǎn)的序列號碼，P1為在組A中序列號碼為1的授權(quán)節(jié)點(diǎn)。群簽名具體過程如圖2所示。
P1在收到W發(fā)來的消息后，根據(jù)單向值生成因子R計(jì)算身份證書單向值部分h＝hash(M，R)，并根據(jù)計(jì)算得到的身份證書單向值部分計(jì)算簽名傳遞組成因子d1=ga·r1S1h·Πi∈A,i≠1-i1-ik1modN,]]>其中，計(jì)算d1所用到的ga為，W發(fā)送身份證書請求時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)；所用到的r1和k1為，P1同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)生成的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)；S1表示P1擁有的子密鑰。進(jìn)而，P1得到簽名傳遞因子Z＝d1。
接著P1將簽名傳遞參數(shù)(Z，M，{A}，R)發(fā)送給它的下游節(jié)點(diǎn)P2，P2是在信任群中序列號碼排在第二位的授權(quán)節(jié)點(diǎn)，它按照與P1同樣的方法計(jì)算身份證書單向值部分h＝hash(M，R)和簽名傳遞組成因子d2=ga·r2S2h·Πi∈A,I≠2-i2-ik2modN,]]>其中g(shù)a是W發(fā)送身份證書請求時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，r2和k2是P2同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)用于生成兩個(gè)整數(shù)的隨機(jī)數(shù)，S2表示P2擁有的子密鑰。P2根據(jù)計(jì)算得到的簽名傳遞組成因子d2更新簽名傳遞因子。P2以及它的下游節(jié)點(diǎn)更新簽名傳遞因子的方法是將從上游授權(quán)節(jié)點(diǎn)接收到的簽名傳遞因子Z乘以本次計(jì)算得到的簽名傳遞組成因子di(i＝2，3……t)得到新的簽名傳遞因子Z，因此P2更新得到的簽名傳遞因子為Z＝d2·d1，并將更新后的簽名傳遞參數(shù)(Z，M，{A}，R)傳遞給在信任群中排序在它之后的下游授權(quán)節(jié)點(diǎn)P3。P3按照相同的方法計(jì)算簽名傳遞組成因子，更新簽名傳遞因子，依次進(jìn)行下去直到最后一個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)Pt，Pt計(jì)算簽名傳遞組成因子dt=ga·rtSth·Πi∈A,i≠t-it-iktmodN,]]>更新簽名傳遞因子Z=Πi=1tdimodN,]]>并將Z返回給W。
這里，P1為在組A中序列號碼為1的授權(quán)節(jié)點(diǎn)，采用的逐跳式群簽名方式是順序向每個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)的下游節(jié)點(diǎn)傳遞簽名傳遞參數(shù)(Z，M，{A}，R)，更新簽名傳遞因子Z，直到序列號碼為t的授權(quán)節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以從序列號碼為t的授權(quán)節(jié)點(diǎn)開始順序向每個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)的上游節(jié)點(diǎn)傳遞簽名傳遞參數(shù)(Z，M，{A}，R)，更新簽名傳遞因子Z，直到序列號碼為1的授權(quán)節(jié)點(diǎn)為止。
新節(jié)點(diǎn)W收到Pt返回的簽名傳遞因子Z，計(jì)算獲得合法的群簽名C=Z·(Πi=1tgri)-amodN,]]>因此產(chǎn)生W的身份證書(M，C，h)。至此，MANET系統(tǒng)依靠信任群在完全非中心的狀態(tài)完成了為新節(jié)點(diǎn)W簽發(fā)身份證書的過程。
通過步驟101～106，MANET中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)完成了為新節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書的過程，此時(shí)，新節(jié)點(diǎn)就可以使用自己的身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證。由于身份證書一旦出示過，就已經(jīng)泄露其機(jī)密信息并且失效，因此本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)計(jì)了證書重用的方法。這里，節(jié)點(diǎn)i為認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)j為被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)。以下以節(jié)點(diǎn)i認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j的身份為例，當(dāng)節(jié)點(diǎn)j一次性使用身份證書時(shí)，執(zhí)行如圖3所示的過程；當(dāng)節(jié)點(diǎn)j需要重復(fù)使用身份證書時(shí)，執(zhí)行如圖4所示的過程。以下分別對這兩個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖3所示為節(jié)點(diǎn)i認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j身份的過程，其中，節(jié)點(diǎn)j一次性使用身份證書，節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j可以是授權(quán)節(jié)點(diǎn)或者是獲得身份證書的新節(jié)點(diǎn)。
步驟301節(jié)點(diǎn)j將自己的身份證書(Mj，Cj，hj)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)i。為了區(qū)別節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的身份證書，分別在身份證書中的參數(shù)中加了下標(biāo)。
步驟302節(jié)點(diǎn)i收到節(jié)點(diǎn)j發(fā)來的身份證書之后，計(jì)算證書效驗(yàn)因子Rj′=CjvyhjmodN,]]>得到證書效驗(yàn)值hash(Mj，Rj′)，其中v，y為網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)。判斷如果證書效驗(yàn)值與身份證書中的單向值部分相等，即hash(Mj，Rj′)＝hj，則證明身份證書(Mj，Cj，hj)是MANET的信任群簽發(fā)的合法身份證書，則節(jié)點(diǎn)i成功認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j的身份，節(jié)點(diǎn)j為合法節(jié)點(diǎn)，返回認(rèn)證成功信息；如果證書效驗(yàn)值與身份證書中的單向值部分不相等，即hash(Mj，Rj′)≠hj，則節(jié)點(diǎn)i對節(jié)點(diǎn)j的身份認(rèn)證失敗，節(jié)點(diǎn)j為非法節(jié)點(diǎn)，返回驗(yàn)證失敗信息。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)j重復(fù)使用身份證書，按照如圖4所示的過程實(shí)現(xiàn)身份證書的重用，完成身份認(rèn)證。首先節(jié)點(diǎn)j用節(jié)點(diǎn)i產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，生成新身份證書，然后節(jié)點(diǎn)i利用生成的新身份證書完成對節(jié)點(diǎn)j的身份認(rèn)證。
步驟401節(jié)點(diǎn)i產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)ui，發(fā)送給節(jié)點(diǎn)j。
步驟402節(jié)點(diǎn)j收到節(jié)點(diǎn)i發(fā)送來的隨機(jī)數(shù)ui，生成新身份證書的單向值部分為hj′=hash(Mj,RjuimodN),]]>身份證書群簽名為Cj′=CjuimodN.]]>如果被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j為授權(quán)節(jié)點(diǎn)，單向值生成因子Rj為Rj=bjvmodN,]]>其中bj是網(wǎng)絡(luò)初始化階段密鑰生成中心為授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書時(shí)所產(chǎn)生的參數(shù)，v是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的公開參數(shù)；如果節(jié)點(diǎn)j為獲得身份證書的新節(jié)點(diǎn)時(shí)，Rj為在步驟106中所使用單向值生成因子。節(jié)點(diǎn)j將生成的新身份證書(Mj，Cj′，hj′)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)i。
步驟403節(jié)點(diǎn)i在收到節(jié)點(diǎn)j發(fā)送來的新身份證書后，計(jì)算證書效驗(yàn)因子Rj′=C′jvyuihj′modN,]]>得到證書效驗(yàn)值hash(Mj，Rj′)。如果證書效驗(yàn)值與身份證書中的單向值部分相等，即hj′＝hash(Mj，Rj′)，則節(jié)點(diǎn)i成功認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j的身份，節(jié)點(diǎn)j為合法節(jié)點(diǎn)，返回成功認(rèn)證的信息；如果證書效驗(yàn)值與身份證書中的單向值部分不相等，即hj′≠hash(Mj，Rj′)，則節(jié)點(diǎn)i認(rèn)證節(jié)點(diǎn)j身份失敗，節(jié)點(diǎn)j為非法節(jié)點(diǎn)，返回認(rèn)證失敗的信息。
圖3、圖4所示過程是針對節(jié)點(diǎn)j為被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)i為認(rèn)證節(jié)點(diǎn)的身份認(rèn)證過程，當(dāng)節(jié)點(diǎn)j需要對節(jié)點(diǎn)i的身份進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，節(jié)點(diǎn)j同樣可以通過如圖3、或如圖4所示的過程對節(jié)點(diǎn)i的身份進(jìn)行認(rèn)證，此時(shí)則節(jié)點(diǎn)j為認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)i為被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)。
在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只需要一次性使用身份證書時(shí)，則執(zhí)行如圖3所示的過程；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)需要重復(fù)使用身份證書時(shí)，則執(zhí)行如圖4所示的過程。
權(quán)利要求
1.一種分布式的身份證書簽發(fā)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A、需加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)向密鑰生成中心確定的所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)發(fā)起身份證書簽發(fā)請求，在收到大于等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與新節(jié)點(diǎn)身份證書簽發(fā)的響應(yīng)后，選擇其中的t個(gè)，并對選擇的所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序；B、第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身的簽名傳遞組成因子作為簽名傳遞因子，并將簽名傳遞因子傳遞給第二授權(quán)節(jié)點(diǎn)，第二授權(quán)節(jié)點(diǎn)至第t授權(quán)節(jié)點(diǎn)依次根據(jù)各自計(jì)算出的簽名傳遞組成因子更新收到的簽名傳遞因子，再將更新后的簽名傳遞因子傳遞給相鄰下一節(jié)點(diǎn)，第t授權(quán)節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)為新節(jié)點(diǎn)；C、新節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的簽名傳遞因子生成群簽名，產(chǎn)生身份證書。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括步驟D使用所產(chǎn)生的身份證書完成身份認(rèn)證。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B之前進(jìn)一步包括新節(jié)點(diǎn)計(jì)算單向值生成因子，并將包括單向值生成因子的簽名傳遞參數(shù)傳遞給第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)；第一授權(quán)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的簽名傳遞參數(shù)計(jì)算自身的身份證書單向值部分，再根據(jù)所計(jì)算的身份證書單向值部分計(jì)算簽名傳遞組成因子；其中，所述計(jì)算單向值生成因子的方法為 其中Ki為選定的授權(quán)節(jié)點(diǎn)中的授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)各自給新節(jié)點(diǎn)發(fā)送的隨機(jī)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟B中所述計(jì)算身份證書單向值部分的方法為hash(M，R)，其中R為單向值生成因子，M為身份證書內(nèi)容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述更新簽名傳遞因子的方法為將計(jì)算出的本授權(quán)節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞組成因子與所收到的上游節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞因子之積作為更新后的簽名傳遞因子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算簽名傳遞組成因子的方法為ga·rSh·Πi∈A,i≠t-it-ikmodN,]]>ga為新節(jié)點(diǎn)發(fā)送身份證書請求時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，所用到的r和k為各授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與身份證書簽發(fā)時(shí)生成的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)，S為授權(quán)節(jié)點(diǎn)擁有的子密鑰，h為身份證書單向值部分，t表示授權(quán)節(jié)點(diǎn)在信任群中的序列號碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中所述的群簽名生成方法為C=Z·(Πi=1tgri)-amodN,]]>其中Z為步驟B中發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)的簽名傳遞因子，gri為授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參加身份證書簽發(fā)時(shí)返回給新節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)數(shù)，a為新節(jié)點(diǎn)在請求簽發(fā)身份證書是產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述完成身份認(rèn)證具體包括D11、被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)將自身的身份證書發(fā)送給認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D12、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)計(jì)算證書效驗(yàn)因子，根據(jù)證書效驗(yàn)因子以及身份證書內(nèi)容計(jì)算得到證書效驗(yàn)值，判斷計(jì)算得到的證書效驗(yàn)值是否和身份證書中的單向值部分相等，如果相等，認(rèn)證成功；否則，認(rèn)證失敗。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述完成身份認(rèn)證具體包括D21、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)發(fā)送隨機(jī)數(shù)給被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D22、被認(rèn)證節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的隨機(jī)數(shù)生成新的身份證書單向值部分及群簽名，并將新身份證書發(fā)送給認(rèn)證節(jié)點(diǎn)；D23、認(rèn)證節(jié)點(diǎn)計(jì)算證書效驗(yàn)因子，并根據(jù)證書效驗(yàn)因子以及身份證書內(nèi)容計(jì)算得到證書效驗(yàn)值，判斷證書效驗(yàn)值是否與身份證書的單向值部分相等，如果相等，認(rèn)證成功；否則，認(rèn)證失敗。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算證書效驗(yàn)因子的方法為R′＝Cvyhmod N，其中v，y為網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)，h為身份證書單向值部分，C為群簽名。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述生成新的身份證書單向值部分的方法為h＝hash(M，Rumod N)，其中M為身份證書內(nèi)容，R為單向值生成因子，u為隨機(jī)數(shù)；所述生成新的身份證書群簽名的方法為C＝Cumod N，其中C為身份證書原簽名，u為隨機(jī)數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算證書效驗(yàn)因子的方法為R′＝Cryuhmod N，其中v，y為網(wǎng)絡(luò)的公開參數(shù)，h為身份證書單向值部分，u為隨機(jī)數(shù)，C為群簽名。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算證書效驗(yàn)值的方法為h＝hash(M，R′)，其中M為身份證書內(nèi)容，R′為證書效驗(yàn)因子。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括密鑰生成中心為確定的授權(quán)節(jié)點(diǎn)簽發(fā)身份證書，同時(shí)生成并分配用于簽發(fā)新節(jié)點(diǎn)身份證書以及完成身份認(rèn)證過程所需要的參數(shù)，確定生成身份標(biāo)識號碼及身份證書內(nèi)容的規(guī)則；需加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)根據(jù)確定的生成身份證書內(nèi)容的規(guī)則生成身份證書內(nèi)容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式的身份證書簽發(fā)方法，該方法包括首先，新節(jié)點(diǎn)向所有授權(quán)節(jié)點(diǎn)發(fā)起身份證書簽發(fā)請求，在收到大于等于t個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)同意參與身份證書簽發(fā)的響應(yīng)后，選擇其中的t個(gè)；然后，由所選擇的授權(quán)節(jié)點(diǎn)采用逐跳式的簽名方法與新節(jié)點(diǎn)配合生成群簽名，產(chǎn)生身份證書。本發(fā)明所提供的方法實(shí)現(xiàn)了分布式的身份證書簽發(fā)方法，并且在使用身份證書進(jìn)行身份認(rèn)證的過程中，通過使用一次性隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)了身份證書的重用，提高了身份證書的使用效率。
文檔編號H04L9/32GK1897518SQ20051008415
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者姚軍, 曾貴華 申請人:華為技術(shù)有限公司, 上海交通大學(xué)