[發明專利]一種基于生物特征的短信驗證系統

有效

• 申請號: 201810326698.4
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108768650B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 賈忠田;王萍;張波;趙川;王震;徐杰
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H04L9/30
• 分類號: H04L9/30;H04L9/32;H04L29/06;G06F21/32
• 代理公司: 北京快易權知識產權代理有限公司 11660
• 代理人: 趙秀英

1.一種基于生物特征的短信驗證系統，其特征在于：包括客戶端和遠程服務器；所述系統順序執行以下步驟：系統初始化、密鑰傳輸協議操作、密鑰管理、密鑰更新、驗證碼簽名和簽名驗證；

所述系統初始化具體步驟如下：客戶端自動選擇有限域GF(P)上橢圓曲線加密所需參數，包括G、n、a和b，并且設定在該有限域GF(P)上以a，b為參數的橢圓曲線E(a，b)和E(a，b)上擁有素數階n的基點G，其中nG＝O；獲取用戶由硬件設備輸入的生物特征，包括指紋和人臉，通過密鑰生成算法，生成用戶的ECC私鑰，記為由公式計算用戶的ECC公鑰，記為遠程服務器初始化基于身份的密碼系統IBC系統參數，用自己機構的公開身份作為IBC公鑰并且生成與之對應的IBC私鑰

所述密鑰傳輸協議操作具體步驟如下：客戶端向遠程服務器發送注冊請求；遠程服務器產生隨機數N₁，并用遠程服務器的IBC私鑰簽名，如公式所示，遠程服務器把N₁及發送給客戶端；客戶端收到N₁及后，驗證遠程服務器的簽名，如果通過驗證，則將用戶ECC公鑰、用戶IBC公鑰、登錄密碼M以及客戶端選擇的隨機數N₂結合，分別用用戶的ECC私鑰和遠程服務器IBC公鑰對其簽名與加密，如公式所示，客戶端把公式所表示的數據發送給遠程服務器；遠程服務器用自身IBC私鑰解密得到用戶ECC公鑰，驗證簽名并檢驗隨機數N₁，如果通過驗證，則保存用戶ECC公鑰及登錄密碼M，密碼在遠程服務器以哈希值方式存儲，建立用戶的ECC公鑰與用戶的IBC公鑰的對應關系，更新密鑰管理表，并將用戶ECC公鑰加密用戶IBC私鑰并且簽名后發送給客戶端，如公式所示；客戶端驗證遠程服務器的簽名及隨機數N₂，通過后，接受并保存用戶的IBC私鑰

所述密鑰管理具體步驟如下：遠程服務器通過密鑰傳輸協議獲取用戶信息、登錄密碼M、遠程服務器IBC公鑰和遠程服務器ECC公鑰；遠程服務器根據遠程服務器IBC公鑰自動生成遠程服務器IBC私鑰；

所述密鑰更新具體步驟如下：用戶通過客戶端向遠程服務器發送密鑰更新請求；遠程服務器接收密鑰更新請求，按照公式封裝數據并返回給客戶端，X表示密鑰更新應答及政策，政策分為兩種情況：第一種為更新用戶生物特征密鑰，即更新用戶的ECC私鑰，IBC密鑰對不變，第二種為更新用戶手機號碼，即改變用戶的IBC公鑰，ECC密鑰對不變，N₃表示隨機數；客戶端接收接遠程服務器應答和驗證簽名，并根據政策選擇傳輸協議，將更新后的密鑰發送給遠程服務器，在更新生物用戶特征密鑰的情況下，客戶端按照公式所示的格式封裝數據，并送給遠程服務器，在更新用戶手機號碼情況下，按照公式封裝數據，并發送給遠程服務器，其中表示用戶ECC新私鑰，表示由用戶手機號碼生成的IBC新公鑰；遠程服務器接收到反饋后，驗證數字簽名和檢驗隨機數N₃，驗證通過后，更新密鑰管理表，產生密鑰更新反饋，并且在更新用戶手機號碼情況下將用戶IBC新私鑰用按照公式的格式封裝數據并返回給客戶端；客戶端收到更新的私鑰數據后，驗證遠程服務器的數字簽名，檢驗隨機數N₄，驗證通過后，更新客戶端的IBC私鑰；

所述驗證碼簽名具體步驟如下：客戶端向遠程服務器發送身份認證及密碼規格協商請求；客戶端收到遠程服務器的驗證碼V及密碼規格確認；客戶端獲取用戶ECC私鑰客戶端選擇一個隨機數或偽隨機數k并按照公式R＝k*G＝(x₁,y₁)計算橢圓曲線的點R；按照公式r＝x₁modn計算r；若r＝0則返回重新選擇隨機數k，若r≠0，則按照公式計算s；若s＝0則返回重新選擇隨機數k，若s≠0；則得到驗證碼V的數字簽名(r,s)；客戶端將驗證碼及簽名V||(r,s)發送給遠程服務器；

所述簽名驗證具體步驟如下：遠程服務器接收驗證碼及簽名V||(r,s)；遠程服務器在密鑰管理表中提取用戶ECC公鑰判斷r和s是否為區間[1,n-1]內的整數，計算e＝h(V)，f＝s^-1modn，u₁＝f*emodn，u₂＝r*fmodn，p＝(x_p，y_p)，若P＝0則簽名非法、否則，計算v＝x_pmodn；遠程服務器驗證v＝r是否成立，若成立，則簽名有效，請求用戶新設置登陸密碼M；反之簽名無效，報告用戶驗證請求失敗。