[發明專利]基于位置唯一性信息的密鑰生成方法

有效

• 申請號: 202110505867.2
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113225183B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 孟維曉;閆富朝;韓帥;羅曉萌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明提出基于位置唯一性信息的密鑰生成方法，以哈希函數作為基礎，對其進行了改進，在哈希函數對輸入信息進行填充時，引入了混沌序列，對MD緩沖區進行初始化，以分組為單位對消息進行處理，保證每次填充的信息都會隨著輸入的定位信息的變化而隨機變化，有效避免了哈希函數易遭受字典攻擊的缺點，同時引入了多個控制參數，增大了密鑰的變化空間，提高了密鑰生成算法的安全性和生成的密鑰的隨機性；本發明沒有過多改變MD5算法的結構，因此原先MD5算法具有的不可逆性和初值敏感性等性質仍然存在，并且改進的算法復雜性沒有明顯提高，運行時間也相對較短。

技術領域

本發明屬于密鑰領域，具體地，涉及基于位置唯一性信息的密鑰生成方法。

背景技術

通信安全事關軍事國防、國民經濟命脈、社會和個人隱私等多個方面，在當今的信息社會顯得尤為重要。現有的成熟保密機制是基于計算體制的密碼學，但隨著科學技術的發展以及通信設備的增多，傳統密碼學中的一些劣勢逐漸顯現，比如密鑰被破解的成本越來越低，大量的接入設備使得密鑰分發與管理特別困難等。而量子安全和物理層安全等領域的研究還處于初期階段，尚不成熟。對于未來的空天地通信網絡來說，覆蓋范圍大、節點密集等特點帶來的通信安全威脅不容忽視，因此亟需一種安全有效且相對成熟的保密機制。

隨著導航技術的發展，現有的導航系統如北斗等，可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務等。用戶可以輕松地獲得自己的空間和時間信息，并且隨著時間的變化，不同時刻的空時信息具有唯一性。將導航系統與現有的保密機制融合，以用戶的空時信息為基礎生成密鑰，設計從空時信息到密鑰的生成算法，可以解決傳統密碼學當中密鑰分發和管理困難等問題，并且密鑰可以做到實時地更新，一次一密，近似實現無條件安全。在這樣一個安全通信體制中，收發雙方只需借助北斗導航系統獲得對方的位置信息，再根據此算法生成相應的密鑰，再借助傳統的加密算法，為空天地通信網絡的安全性和保密性構筑一層堅固的屏障。

利用空時信息生成密鑰，需要保證生成的密鑰具有足夠的隨機性，密鑰算法具有不可逆性，防止竊聽者通過分析密鑰周期來竊取算法，哈希函數便有這樣的特性。

發明內容

本發明提出了基于位置唯一性信息的密鑰生成方法，以哈希函數作為基礎，對其進行了改進。在哈希函數對輸入信息進行填充時，引入了混沌序列，保證每次填充的信息都會隨著輸入的定位信息的變化而隨機變化，有效避免了哈希函數易遭受字典攻擊的缺點，同時引入了多個控制參數，增大了密鑰的變化空間，提高了密鑰生成算法的安全性和生成的密鑰的隨機性,改進的算法稱為哈希-混沌密鑰生成算法。

本發明是通過以下方案實現的：

基于位置唯一性信息的密鑰生成方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：獲取初始消息，對初始消息進行填充：在初始消息已知的情況下，使初始消息每次填充的比特數大于等1而小于等于512，使填充后消息的長度為512的某一倍數減64，留出64比特；

將定位報文信息轉化為ASCII碼的形式后，根據報文中的時間信息，引入相應的時間變化因子；利用時間變化因子作為種子，生成一個范圍在0到1之間的隨機初值，提取在約束范圍內取定混沌映射的控制參數，隨后利用Logistic映射對初值進行迭代，并對獲得的混沌序列進行取整，作為MD5算法中對消息進行填充的填充序列；

步驟二：附加消息的長度：用步驟一留出的64比特以little-endian方式來表示消息被填充前的長度；步驟二執行完之后，消息的長度是512的L倍，L為整數，將消息表示為分組長度為512的一系列分組Y0、Y1、…、YL、…，將每一分組表示為16個32比特長的字，則消息中的總字數為N＝L×16；