[發(fā)明專利]一種高效的基于SM9公鑰加密算法的線上線下加密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010399431.5
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111585759B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴建昌;黃欣沂;孫京濤;汪朝暉;何德彪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華大信安科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/30;H04L9/40
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種高效的基于SM9公鑰加密算法的線上線下加密方法，其特征在于，包括：

S101、密鑰分發(fā)中心生成密鑰分發(fā)中心主公私鑰對，將密鑰分發(fā)中心的主公鑰發(fā)送給發(fā)送者和接收者，秘密保存主私鑰；

S102、密鑰分發(fā)中心利用主公私鑰對生成接收者解密密鑰，將接收者解密密鑰通過安全信道發(fā)送給接收者；

S103、發(fā)送者基于密鑰分發(fā)中心的主公鑰，生成線下密文，并保存；

S104、發(fā)送者知道接收者標(biāo)識和需要加密的數(shù)據(jù)后，基于線下密文和密鑰分發(fā)中心的主公鑰加密數(shù)據(jù)，快速生成SM9密文，并將SM9密文通過公共信道發(fā)送給接收者；

S105、接收者利用解密密鑰對SM9密文進(jìn)行解密，獲取數(shù)據(jù)內(nèi)容；

所述密鑰分發(fā)中心生成密鑰分發(fā)中心主公私鑰對，將密鑰分發(fā)中心的主公鑰發(fā)送給發(fā)送者和接收者，秘密保存主私鑰，具體包括：

首先選取雙線性群BP＝(G₁,G₂,G_T,e,N)，群G₁和群G₂的生成元分別為P₁和P₂，選取一個隨機(jī)數(shù)ke∈[1,N-1]作為主私鑰，計算G₁中的元素P_pub-e＝keP₁作為主公鑰，則主公私鑰對為(ke,P_pub-e)，密鑰分發(fā)中心秘密保存ke，公開(BP,P₁,P₂,P_pub-e)，密鑰分發(fā)中心選擇并公開用一個字節(jié)表示的接收者解密密鑰生成函數(shù)識別符hid；

其中，

BP為雙線性群；

N為循環(huán)群G₁,G₂,G_T的階，且N＞2¹⁹¹的素數(shù)；

G₁為階為素數(shù)N的加法循環(huán)群；

G₂為階為素數(shù)N的加法循環(huán)群；

G_T為階為素數(shù)N的乘法循環(huán)群；

e為從G₁×G₂到G_T的雙線性映射；

ke為主私鑰；

[1,N-1]為不小于1且不大于N-1的整數(shù)的集合；

P₁為群G₁的生成元；

P₂為群G₂的生成元；

P_pub-e為主公鑰；

hid為用一個字節(jié)表示的加密私鑰生成函數(shù)識別符，由密鑰分發(fā)中心選擇并公開；

所述密鑰分發(fā)中心利用主公私鑰對生成接收者解密密鑰，具體包括：

接收者R的標(biāo)識為ID_R，為產(chǎn)生接收端R的解密密鑰de_R，首先在有限域F_N上計算t₁＝H₁(ID_R||hid,N)+ke，若t₁＝0，則需重新產(chǎn)生主公私鑰對，計算和公開主公鑰，并更新已有接收者的解密密鑰；否則計算t₂＝ke·t₁^-1，然后計算de_R＝t₂·P₂；

其中，R為接收者；

ID_R為接收者R的標(biāo)識，可以唯一確定接收者R的公鑰；

de_R為接收者R的解密密鑰，屬于群G₂中的元素；

F_N為有限域；

t₁為臨時變量，屬于有限域F_N中的元素；

t₂為臨時變量，屬于有限域F_N中的元素；

H₁(ID_R||hid,N)為{0,1}^*到的由密碼雜湊函數(shù)派生的密碼函數(shù)；

所述發(fā)送者基于密鑰分發(fā)中心的主公鑰，生成線下密文，具體包括：

產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)r,s∈[1,N-1]，計算C₀＝r·P_pub-e，C₁＝r·s·P₁，w＝e(P_pub-e,P₂)^r，并輸出線下加密密文C_off＝(s,C₀,C₁,w)；

其中，r為[1,N-1]中的隨機(jī)數(shù)；

s為[1,N-1]中的隨機(jī)數(shù)；

C₀為臨時變量，屬于群G₁中的元素；

C₁為臨時變量，屬于群G₁中的元素；

w為臨時變量，屬于群G_T中的元素；

C_off為線下加密密文；

所述發(fā)送者知道接收者標(biāo)識和需要加密的數(shù)據(jù)后，基于線下密文和密鑰分發(fā)中心的主公鑰加密數(shù)據(jù)，快速生成SM9密文，具體包括：

假設(shè)封裝密鑰的比特長度為klen，接收者R的標(biāo)識為ID_R，計算h＝H₁(ID_R||hid,N)，C＝C₀+s^-1·h·C₁，K＝KDF(C||w||ID_R,klen)，并輸出(K,C)，其中K是被封裝的密鑰，C是封裝密文；

其中，klen為封裝密鑰的比特長度；

C是封裝密文，屬于群G_T中的元素；

h為臨時變量，屬于中的元素；

K為被封裝的密鑰；

KDF(C||w||ID_R,klen)為密鑰派生函數(shù)；

所述接收者利用解密密鑰對SM9密文進(jìn)行解密，具體包括：

計算w'＝e(C,de_R)，K'＝KDF(C||w'||ID_R,klen)并輸出密鑰K'；

其中，w'為臨時變量，屬于群G_T中的元素；

K'為解密得到的密鑰。