[發(fā)明專利]密鑰交換設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880018002.X
• 申請(qǐng)日: 2018-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110419194B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·巴塔查里亞;O·加西亞莫爾瓊;L·M·G·M·托爾胡伊澤恩;R·里特曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄

一種第一電子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(110)被提供為被配置用于密鑰交換(KEX)協(xié)議，所述第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被配置為：?獲得與第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享的共享矩陣(A)，共享矩陣A中的條目被選擇為以第一模量q為模；生成私有密鑰矩陣(Ssubgt;I/subgt;)，所述私有密鑰矩陣中的條目以界限(s)的絕對(duì)值為界；通過(guò)以下操作生成公共密鑰矩陣(Psubgt;I/subgt;)：計(jì)算以所述第一模量(q)為模的共享矩陣(A)與私有密鑰矩陣(Ssubgt;I/subgt;)之間的矩陣乘積，并且將所述矩陣乘積中的條目按比例縮小到第二模量(p)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、密鑰協(xié)商方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)

在密碼學(xué)中，密鑰協(xié)商協(xié)議是其中可能尚未共享共用密鑰的兩方或更多方能夠商定這樣的密鑰的協(xié)議。優(yōu)選地，雙方能夠影響結(jié)果，使得沒(méi)有一方可以強(qiáng)制密鑰的選擇。在雙方之間的所有通信上竊聽(tīng)的攻擊者應(yīng)當(dāng)不了解密鑰。然而，盡管看到相同通信的攻擊者不知道或者知道很少，但是各方自己可以導(dǎo)出共享密鑰。

密鑰協(xié)商協(xié)議是有用的，例如，以保護(hù)通信，例如，以加密和/或認(rèn)證各方之間的消息。

當(dāng)Whitfield?Diffie和Martin?Hellman介紹公共密鑰密碼學(xué)的概念時(shí)，在?1976年介紹了實(shí)際的密鑰協(xié)商協(xié)議。其提出了用于利用在具有q個(gè)元素的有限域GF(q)上計(jì)算對(duì)數(shù)的顯而易見(jiàn)的困難的雙方之間的密鑰協(xié)商的系統(tǒng)。使用系統(tǒng)，兩個(gè)用戶可以商定對(duì)稱密鑰。對(duì)稱密鑰可以然后被用于比如說(shuō)雙方之間的加密通信。

當(dāng)各方尚未具有共享秘密時(shí)適用的當(dāng)前密鑰協(xié)商方法(諸如?Diffie-Hellman密鑰協(xié)商方法)要求重資源數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，Diffie-Hellman?要求人們?cè)谟邢抻蛏蠄?zhí)行指數(shù)運(yùn)算。指數(shù)和域大小兩者可以是大的。這使密鑰協(xié)商協(xié)議較不適于低資源設(shè)備。另一方面，密鑰協(xié)商協(xié)議將在資源約束設(shè)備中是非常有用的。例如，在應(yīng)用領(lǐng)域(諸如物聯(lián)網(wǎng)、自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等)中，密鑰協(xié)商可以被用于保護(hù)設(shè)備之間的鏈接。另一范例是讀取器與電子標(biāo)簽之間的通信，比如說(shuō)讀卡器和智能卡、或者標(biāo)簽讀取器和標(biāo)簽，例如，RFID標(biāo)簽或NFC標(biāo)簽。具有將較小的負(fù)擔(dān)放置在雙方中的至少一個(gè)上(即，在電子標(biāo)簽上)的密鑰協(xié)商協(xié)議將是有利的。

為了促進(jìn)各方中間的安全通信，密鑰協(xié)商協(xié)議有時(shí)還細(xì)分成密鑰交換(KEX)和密鑰封裝(KEM)方案。密鑰封裝(KEM)方案使用非對(duì)稱密鑰以使用用于每方的公開(kāi)已知(例如，公共密鑰)和秘密擁有(例如，秘密密鑰)值在雙方中間建立共享秘密。

KEX方案涉及通過(guò)每方交換公共密鑰，其然后獨(dú)立地由另一方與其自己的秘密密鑰使用以計(jì)算公共共享秘密。KEX方案的公知范例是上文所提到的Diffie-Hellman密鑰交換，其安全性基于解決離散對(duì)數(shù)問(wèn)題。一些KEX?方案的感興趣特征在于，共享秘密絕不在各方之間交換，甚至不以加密的形式，但是在每端處由雙方獨(dú)立計(jì)算。這導(dǎo)致被稱為轉(zhuǎn)發(fā)秘密的期望特征，其確保甚至由在將來(lái)由攻擊者對(duì)一方的長(zhǎng)期秘密密鑰的損害將不使在過(guò)去交換的加密消息的秘密損害。

KEM方案通過(guò)一方(通常通信的發(fā)起者)使用非對(duì)稱密碼在兩個(gè)實(shí)體或方之間建立共享秘密，以將共享秘密加密(使用另一方的公共密鑰)并且傳送到另一方，被稱為響應(yīng)者，其可以然后將它解密(使用她的秘密密鑰)并且然后它用于與發(fā)起者方安全通信。由于損害用于過(guò)去會(huì)話的一方的秘密密鑰并且已經(jīng)記錄在該會(huì)話中的各方之間交換的所有消息的任何攻擊者可以恢復(fù)用于該特定會(huì)話的共享秘密，因此KEM方案不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)秘密。

由于物聯(lián)網(wǎng)中的增加的安全需要，密鑰交換方案需要還實(shí)現(xiàn)高效率(即，最小量的通信或帶寬要求)，同時(shí)還針對(duì)經(jīng)典以及有量子能力的敵手保持安全。

發(fā)明內(nèi)容

提供了一種被配置用于密鑰交換協(xié)議的電子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將被稱為所述第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以將其與其通信的第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)區(qū)分。

所述第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括：

-通信接口，其被布置用于與第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字通信，以及