[發明專利]一種基于商密算法的北斗安全通信方法和系統

在審

• 申請號: 202011135087.5
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112383917A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 崔文超;羅欣怡;吳克河;李為;程瑞
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H04W12/0431
• 分類號: H04W12/0431;H04W12/02;H04B7/185
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 田沛沛;王云

1.一種基于商密算法的北斗安全通信方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：初始化連接；

步驟2，終端與服務端進行密鑰協商，如協商成功則進入步驟3，否則過程結束，重新進行步驟1；

步驟3，終端與服務端進行加密通信，終端發送其設備信息至服務端，以對終端進行身份認證，如認證成功則進入步驟4，否則過程結束，重新進行步驟1；

步驟4，客戶端應用程序進行加密通信，如加密通信成功，繼續對應用程序進行加密通信，否則過程結束，重新進行步驟1。

2.根據權利要求1所述的基于商密算法的北斗安全通信方法，其特征在于：所述密鑰協商包括以下步驟：

步驟201：獲取終端ID1、北斗時間T1、位置信息L1和設備狀態信息S1，產生初始包序號N1，產生一個隨機數R1；有M1＝N1|T1|L1|S1；

步驟202：使用預置密鑰K1使用KDF產生認證密鑰Ka：Ka＝KDF(K1，ID1|R1|N1|T1)，使用HMAC算法對T1、R1和消息M1計算H1＝HMAC(Ka，ID1|R1|M1)；

步驟203：做信息私密性保護：使用預置密鑰K1產生保護密鑰Kp：Kp＝KDF(K1,ID1|R1)，使用Kp對消息M，H進行加密；C1＝Encrypt(Kp，M|H)；

步驟204：將包含ID的包頭、R1|C1發送服務端；

步驟205：服務端收到包含ID的包頭、R1|C1，通過ID查找終端的預置密鑰K1；

步驟206：服務端解密隱私信息，使用預置密鑰K1產生保護密鑰Kp：Kp＝KDF(K1，ID|R1)；

步驟207，服務端解密密文C1，得出消息M|H，M1|H1＝Decrypt(C，Kp)得到M1＝N1|T1|L1|S1；

步驟208，服務端使用KDF產生認證密鑰Ka’：Ka’＝KDF(K1，ID1|R1|N1|T1)使用HMAC算法對T1、R1和消息M1計算H1’＝HMAC(Ka’，ID1|R1|M1)，判斷H1’是否等于收到的H1，是，則協商成功；

步驟209：服務端發送協商結果至終端，同時，按照終端發送的報文格式，發送服務端的協商包。

3.一種基于商密算法的北斗安全通信系統，包括終端和服務端，其特征在于：所述終端在初始化連接后與服務端進行密鑰協商，在密鑰協商成功后發送其設備信息至服務端，以對終端進行身份認證，在身份認證成功以后再進行后續的數據加密通信。

4.根據權利要求3所述的基于商密算法的北斗安全通信系統，其特征在于：所述密鑰協商包括：獲取終端ID1、北斗時間T1、位置信息L1和設備狀態信息S1，產生初始包序號N1，產生一個隨機數R1；有M1＝N1|T1|L1|S1，使用預置密鑰K1使用KDF產生認證密鑰Ka：Ka＝KDF(K1，ID1|R1|N1|T1)，做信息私密性保護：使用預置密鑰K1產生保護密鑰Kp：Kp＝KDF(K1，ID1|R1)，使用Kp對消息M，H進行加密；C1＝Encrypt(Kp，M|H)，將包含ID的包頭、R1|C1發送服務端；

服務端收到包含ID的包頭、R1|C1，通過ID查找終端的預置密鑰K1，服務端解密隱私信息，使用預置密鑰K1產生保護密鑰Kp：Kp＝KDF(K1，ID|R1)，解密密文C1，得出消息M|H，M1|H1＝Decrypt(C，Kp)得到M1＝N1|T1|L1|S1，使用KDF產生認證密鑰Ka’：Ka’＝KDF(K1，ID1|R1|N1|T1)使用HMAC算法對T1、R1和消息M1計算H1’＝HMAC(Ka’，ID1|R1|M1)，判斷H1’是否等于收到的H1，是，則協商成功，服務端發送協商結果至終端，同時，按照終端發送的報文格式，發送服務端的協商包。