[發明專利]基于信宿錨的隱私安全編碼方法

有效

• 申請號: 201911146048.2
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN111010373B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 李龍江;李通強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/08;H04L9/06
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于信宿錨的隱私安全編碼方法，針對現有隱私數據通信面對的報文破解的問題，本發明方法基于的通信系統包括：信源、信道以及信宿，通信過程為信源基于信宿錨編碼待發送消息，信宿基于信宿錨解碼收到的消息；所述信宿錨為信源和信宿共知、且第三方難獲取的動態上下文信息，動態上下文信息包括歷史通信消息、互易信道特征、預編碼內容、共用環境信息等；信源與信宿編解碼時，通過信宿錨將消息與通信過程中的上下文信息進行綁定，使得解密過程不僅需要信宿錨的初始參數，還依賴通信歷史，這將增大第三方破解報文的難度，從而極大地提高用戶隱私和數據共享過程的安全性。

技術領域

本發明屬于通信領域，特別涉及一種隱私安全通信技術。

背景技術

隨著5G移動網絡全球商用，個人數據數字化及在線化程度日益加深，開放的網絡架構使得用戶隱私數據及信息面臨更嚴峻的考驗，5G面臨的隱私問題不僅包括用戶身份信息的隱私，還包括用戶使用網絡過程中產生的一系列與人身、財產相關的隱私信息，因此必須提供絕對安全的通信機制。在現用的通信網絡中，用戶的隱私數據通常會經過公鑰加密、對稱加密等傳統的安全編碼方法加密后在信道中傳輸，然而隨著量子計算機的發展，這些傳統的安全編碼方法都面臨被破解的危險。盡管后量子加密技術有抗量子計算機攻擊的潛力，但過大的計算開銷，使得普遍推廣存在阻力。從數學角度，現有安全編碼方法本質上都是基于時間復雜度難題，包括公鑰加密體系、對稱加密、及后量子加密，其有效性都依賴于密鑰的私密性，由于現有通信和安全是割裂的格局，密鑰的分發和管理是極具挑戰的。

隱私保護是安全通信中的研究重點之一，隱私保護面臨的威脅主要來自于報文破解和流量分析兩方面。應對報文破解的主流方法是提升安全編碼算法的復雜度，數據安全共享面臨的威脅則主要來自報文破解。流量分析的威脅，主要采用流量工程的方法，如流量混淆、整流等方法應對。因而，應對報文破解是隱私保護和數據安全共享的核心挑戰，也是在未來網絡環境下亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出基于信宿錨的隱私安全編碼方法，實現信源向信宿的安全傳輸，避免信源向信宿傳遞的報文內容被第三方破解。

本發明采用的技術方案為：基于信宿錨的隱私安全編碼方法，該方法基于的通信系統包括：信源、信道以及信宿，通信過程為信源基于信宿錨將消息編碼為密文，信宿基于信宿錨從密文中解碼得到明文。所述信宿錨為信源和信宿共知、且第三方難獲取的動態上下文信息，典型的信息來源包括歷史通信消息、互易信道特征、預編碼內容、共用環境信息等。每個消息對應的密文和明文都可以表示為變量序列x₀,x₁,…,x_i-1,x_i,…，其中x_i是一個編碼單元，x_i∈Λ。每個消息包含1個或多個編碼單元。每個編碼單元的二進制長度記為z。若消息長度不是z的整數倍，則在最后一個編碼單元的末尾補0，使其長度為z。

具體過程包括以下步驟：

1.信源與信宿之間初始化信宿錨。

1.1信源與信宿之間同步信宿錨初始參數α。可以采用預先約定、公鑰體系或量子密碼術等方式。該同步過程后，使得信源與信宿獲知初始參數α，但避免第三方獲知初始參數α。預先約定可以是通過權威部門離線發放私鑰，將該私鑰用作初始參數α。

1.2信源與信宿采用相同方式，用α初始化信宿錨。

2.信源基于信宿錨將消息明文編碼為密文，然后通過信道發送密文給信宿。包括以下分步驟：

2.1信源對明文中的每個編碼單元，基于信宿錨進行編碼；

2.2信源更新信宿錨；

2.3重復該過程，直到完成對整個明文編碼；

2.4將編碼后的編碼單元拼接為一個消息稱為密文，將密文發送給信宿。