[發明專利]一種基于SOTP技術對私鑰乘加密的SM2同態簽名方法

有效

• 申請號: 201911212116.0
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110971411B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王杰勛;唐天其;馬圣東
• 申請（專利權）人: 南京壹證通信息科技有限公司
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/00;H04L9/40
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

本發明公開了一種基于SOTP技術對私鑰乘加密的SM2同態簽名方法，用戶的私鑰使用基于模乘加密后保存在客戶端，客戶端可周期性的對私鑰做模乘加密更新私鑰密文，簽名時無需解密私鑰密文，可直接使用密文私鑰進行簽名；客戶端做簽名操作時使用最新的簽名私鑰密文做簽名運算。驗證簽名的時候驗簽服務中心接收用戶uid，簽名私鑰密文生成時的時間戳T、公鑰證書、簽名值、簽名數據。使用SOTP算法恢復出對應用戶私鑰模乘加密時用到的亂數u，用該亂數與原始公鑰做倍點計算得到驗簽公鑰，用驗簽公鑰來驗證簽名是否合法。本發明中，私鑰保護可實質性融合諸如口令之類的基于記憶的簡單防護措施，以增強抗設備盜用之類攻擊的能力，有比較好的可移植性。

技術領域

本發明屬于信息安全、數據業務領域，具體而言，本發明涉及一種基于SOTP技術對私鑰乘加密的SM2同態簽名方法。

背景技術

現有的SM2私鑰保護的方法：

不存儲簽名私鑰原文，存儲私鑰和預先生成亂數的混合結果，使用存儲的私鑰模乘結果來生成簽名。例如公開號為CN201810133887.X的發明專利公開了一種SM2白盒密碼實現方法，該專利提出了私鑰加密存儲的方案，但沒有解決存儲的密文私鑰被盜用后的防止偽造簽名的問題。

現有技術方案分析：

現有SM2私鑰保護方案通過不存儲簽名私鑰原文，簽名時使用存儲的中間私鑰直接計算，按照自定義流程驗證簽名，存在如下問題：

存在問題一：改變了標準SM2簽名流程步驟和簽名驗證步驟，和SM2標準算法不兼容。

存在問題二：第三方攻擊者獲取到了存儲的私鑰中間結果，運用方案中的簽名流程可以生成任意合法簽名。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種基于SOTP技術對私鑰乘加密的SM2同態簽名方法，SOTP算法保證不同用戶其加解密算法不同。它依據數學原理將密碼算法與用戶密鑰有機融合，利用用戶密鑰對原本共同的算法進行重構，使得不同用戶使用不同加解密算法，用戶密鑰融合在自己的算法中，可以有效的解決上述問題。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種基于SOTP技術對私鑰乘加密的SM2同態簽名方法，具體步驟為：

步驟一、用戶在使用初期，必須在安全環境下向服務器進行注冊，以完成初始化操作；客戶端U提供用戶標識uid，用戶口令特征P，設備識別碼M；服務器為U產生一個隨機密鑰—用戶密鑰k，將k注入SOTP算法發生器E，生成一個與密鑰k相關的加密函數Sk；服務器存儲E、k、uid和M、P，用戶U下載Sk；服務器每次生成的函數Sk都不相同，動態變化，保證每個用戶下載Sk算法各不相同；

步驟二、客戶端進行身份認證；

步驟三、基于動態可重構的密碼體制SOTP、時間戳，融合用戶口令，計算出一個亂數u，使用u對原來存儲的私鑰密文做模乘加密，然后用SOTP算法根據上一次加密的時間戳恢復出上次加密亂數u`，模乘u`模n的逆元得到新的私鑰密文dA；

步驟四、基于SM2算法，定義橢圓曲線C，基點G，階為素數n，

用戶私鑰：dA∈[1,n-1]是一個大整數，客戶端只保存和使用加密后的私鑰d'A，其中d'A＝u.dA，u由客戶端使用可重構的密碼體制SOTP、時間戳，融合用戶口令得到；

原始公鑰：PA＝[dA]G；

使用d'A用SM2標準簽名流程步驟生成簽名值；

服務中心使用u和原始公鑰的倍點計算結果[u]PA作為驗簽公鑰來驗證簽名；