[發(fā)明專利]一種帶標(biāo)簽的基于證書密鑰封裝方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110425754.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102523093A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李繼國;楊海珊;張亦辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/32
• 分類號(hào): H04L9/32;H04L9/30;H04L9/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種密鑰封裝技術(shù)，尤其涉及一種帶標(biāo)簽的基于證書密鑰封裝方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

密碼學(xué)的主要任務(wù)之一是保證在公開信道上發(fā)送的消息安全。目前主要有兩種方法可達(dá)到這個(gè)目的：分別是使用公鑰密碼系統(tǒng)對(duì)消息加密或者是使用對(duì)稱密碼系統(tǒng)對(duì)明文進(jìn)行加密。使用公鑰密碼系統(tǒng)加密，不僅加解密速度比較慢(與對(duì)稱加解密速度相比)，還對(duì)明文空間有限制或要求明文屬于某個(gè)群，這在實(shí)際應(yīng)用中是不實(shí)用的。而使用對(duì)稱密碼體制加解密速度快，還沒有對(duì)明文長(zhǎng)度限制的優(yōu)勢(shì)，但存在密鑰管理的困難?；谒俣群桶踩目紤]，有些學(xué)者結(jié)合兩種密碼體制的優(yōu)點(diǎn)提出了混合密碼的思想，即用對(duì)稱加密算法對(duì)需要通信的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，用公鑰加密算法對(duì)對(duì)稱加密的密鑰進(jìn)行加密。直到2003年，Cramer和Shoup才第一次形式化定義了混合加密的安全模型，即采用密鑰封裝機(jī)制(KEM)與數(shù)據(jù)封裝機(jī)制(DEM)進(jìn)行組合，其模型簡(jiǎn)記KEM/DEM。KEM與公鑰加密相似，只是加密的任務(wù)變?yōu)樯梢粋€(gè)隨機(jī)密鑰及對(duì)該隨機(jī)密鑰的封裝，也就是說加密算法除了隨機(jī)值和接收者的公鑰外沒有其它輸入，生成一個(gè)對(duì)稱密鑰以及對(duì)該對(duì)稱密鑰的加密。DEM是一個(gè)一次(ONE-TIME)密鑰對(duì)稱加密方案，即每個(gè)密鑰只用于一條消息的加密。

在Cramer和Shoup定義的KEM/DEM結(jié)構(gòu)中，如果KEM和DEM都是自適應(yīng)選擇密文不可區(qū)分的，則由該KEM和DEM構(gòu)造的混合加密方案是自適應(yīng)選擇密文不可區(qū)分的，以這樣的方式構(gòu)造混合加密看起來是合理的，也是必要的。在CRYPTO?2004上，Kurosawa和Desmedt提出一個(gè)混合加密方案，其中KEM沒有達(dá)到自適應(yīng)選擇密文安全，但是混合加密方案卻達(dá)到了自適應(yīng)選擇密文安全。該方案是在Cramer和Shoup方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行一次變形，它不再進(jìn)行密文有效性驗(yàn)證，這樣節(jié)約了一個(gè)哈希(Hash)函數(shù)的計(jì)算和一個(gè)指數(shù)運(yùn)算。除了效率上的優(yōu)勢(shì)外，該方案在理論上也非常有意義。它說明IND-CCA2安全的KEM雖然是KEM/DEM混合加密IND-CCA2安全的充分條件，但不是必要條件。另外，還有許多在隨機(jī)預(yù)言模型下有效的混合加密方案，也不能滿足Cramer和Shoup定義的KEM/DEM結(jié)構(gòu)。

為了設(shè)計(jì)一個(gè)更普遍更有效的混合結(jié)構(gòu)，2005年Abe等人提出了Tag-KEM/DEM混合范例，Kurosawa和Desmedt的混合加密方案就可以用該結(jié)構(gòu)解釋。在該混合范例中，使用DEM的輸出作為Tag-KEM中的標(biāo)簽，如果Tag-KEM是IND-CCA2安全的并且DEM對(duì)被動(dòng)攻擊者是安全的，則混合加密可以達(dá)到IND-CCA2安全。在這篇論文中，Abe等人指出可以由比CCA2安全強(qiáng)度弱的KEM構(gòu)造CCA2安全的Tag-KEM，并給出CCA2安全的Tag-KEM的幾種構(gòu)造。

基于證書密碼系統(tǒng)(Certificate-Based?Cryptography，CBC)是由Gentry在2003年歐密會(huì)上提出的一個(gè)新型公鑰密碼系統(tǒng)。該密碼系統(tǒng)具有基于身份和傳統(tǒng)公鑰密碼系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，消除了傳統(tǒng)公鑰密碼系統(tǒng)對(duì)證書的第三方詢問問題，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)PKI系統(tǒng)中的證書撤銷問題，克服了基于身份密碼體制的密鑰托管和密鑰分發(fā)問題。

下面先對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行說明：

1、雙線性映射(Bilinear?Pairing)

G₁是q階加法循環(huán)群，G₂為q階乘法循環(huán)群，P為群G₁的生成元。一個(gè)可計(jì)算的雙線性映射(Admissible?Bilinear?Map)e：G₁×G₁→G₂具有以下性質(zhì)：

(1)雙線性(Bilinearity)：對(duì)任意的P，Q∈G₁以及有e(aP，bQ)＝e(P，Q)^ab。

(2)非退化性(Non-degeneracy)：存在P，Q∈G₁，使得e(P，Q)≠1。

(3)可計(jì)算性(Computability)：存在有效的算法來計(jì)算e(P，Q)∈G₂。

2、DH元組(Diffie-Hellman元組)

給定群元素(P，aP，bP，cP)，其中判斷cP＝abP是否成立。如果成立，我們就說(P，aP，bP，cP)是一個(gè)有效的Diffie-Hellman元組。

3、BDH問題(Bilinear?Diffie-Hellman?Problem，BDHP)