基于IBC体制的挑战/应答式双向身份认证协议
发布时间：2021-06-25 22:52
基于数字证书的身份认证协议在应用中存在证书管理复杂和通信带宽消耗大等不足。针对这个问题,设计一种基于身份密码体制（identity-based cryptography,IBC）的挑战/应答式双向身份认证协议,能够抵御冒充攻击、中间人攻击及重放攻击。对协议的通信带宽与系统复杂度进行分析,与传统的基于数字证书的挑战/应答式身份认证协议进行比较,比较结果表明,该协议降低了通信带宽消耗,具有较低的系统复杂度。
【文章来源】：计算机工程与设计. 2017,38(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１基于身份的密码体制执行过程１．２挑战／应答式身份认证协议
答式双向身份认证协议用到的符号进行了说明。表１协议符号说明符号含义ＩＤＡ，ＩＤＢＡ、Ｂ的唯一身份标识ＳＡ，ＳＢ通信方Ａ、Ｂ私钥瓕ｒ整数环域Ｐｐｕｂ系统公钥，ＰＫＧ公开参数Ｐ生成元，ＰＫＧ公开参数Ｇ１Ｐ生成的循环群ｅ快速Ｔａｔｅ对Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４强杂凑密码函数Ｃｏｍｐ（Ｍ，Ｎ）比较Ｍ与Ｎ是否相同Ｍ⊕ＮＭ与Ｎ的异或第一阶段通信方Ｂ验证通信方Ａ身份，协议流程如图３所示。图３通信方Ｂ验证通信方Ａ协议流程步骤１Ａ向Ｂ发送一个Ｒｅｑｕｅｓｔ，Ｂ作为回应生成随机数Ｒ１，发送给Ａ作为挑战。步骤２Ａ接到Ｂ发来的消息后，首先随机产生ｒ∈Ｚｒ、Ｐ１∈Ｇ１，对Ｐ１、Ｐ进行配对运算Ｔ＝ｅ（Ｐ１，Ｐ）ｒ，然后以消息Ｒ１和运算结果Ｔ作为输入，通过杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ得到ｈ＝Ｈ２（Ｒ１，Ｔ），再利用自己的私钥ＳＡ计算Ｗ＝ｒＰ１＋ｈＳＡ，最后Ａ将消息Ｒ１的签名结果σ＝（ｈ，Ｗ）发送给Ｂ。步骤３Ｂ接收到σ后取出ｈ和Ｗ，利用系统参数Ｐ计算ｅ（Ｐ，Ｗ），利用系统公钥Ｐｐｕｂ、用户Ａ的ＩＤＡ和ｈ计算出Ｔ＝ｅ（Ｗ，Ｐ）ｅ（ＩＤＡ，－Ｐｐｕｂ）ｈ，再利用消息Ｒ１和杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ计算出Ｈ２（Ｒ１，Ｔ
ｈ和Ｗ，同样利用系统参数Ｐ计算ｅ（Ｐ，Ｗ），利用系统公钥Ｐｐｕｂ、用户Ｂ公钥ＩＤＢ和ｈ计算出Ｔ＝ｅ（Ｗ，Ｐ）ｅ（ＩＤＢ，－Ｐｐｕｂ）ｈ，再利用消息Ｒ２和杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ计算出Ｈ２（Ｒ２，Ｔ），最后对结果Ｈ２（Ｒ２，Ｔ）和签名结果ｈ进行比较，最后得出验证结果，完成通信方Ａ对通信方Ｂ的验证。第三阶段通信双方共享会话密钥，协议流程如图５所示。图５通信双方共享会话密钥协议流程步骤１完成身份认证后，Ｂ生成随机密钥Ｒ３，利用随机值α∈｛０，１｝ｌｍ和强密码杂凑函数Ｈ３：｛０，１｝ｌｍ×｛０，１｝ｌｍ瓕ｒ，计算ｒ＝Ｈ３（α，Ｒ３）和Ｖ＝ｒＰ，然后利用系统公钥Ｐｐｕｂ和用户Ａ的公钥ＩＤＡ进行配对运算，将配对结果通过强密码杂凑函数Ｈ２：ＧＴ｛０，１｝ｌｍ得Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ），然后计算α和Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ）函数的异或Ｗ＝α⊕Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ），然后通过强密码杂凑函数Ｈ４：｛０，１｝ｌｍ｛０，１｝ｌｍ计算Ｒ３和Ｈ４（α）函数的异或Ｔ＝Ｒ３⊕Ｈ４（α），最后将加密密文ｃ＝（Ｖ，Ｗ，Ｔ）发送给通信方Ａ。步骤２Ａ接收到密文ｃ＝（Ｖ，Ｗ，Ｔ）后取出Ｖ，并用自己的私
【参考文献】：
期刊论文
[1]统一身份认证系统的技术研究[J]. 吴燕,杨冬武. 数字技术与应用. 2015(05)
[2]基于双线性对的无证书两方认证密钥协商协议[J]. 杨浩民,张尧学,周悦芝. 清华大学学报(自然科学版). 2012(09)
[3]基于PKI和U盘的身份认证系统的设计与实现[J]. 王金伟,马希荣,孙德兵. 计算机工程与设计. 2011(07)
博士论文
[1]基于身份密码体系的无线自组织网络安全关键技术研究[D]. 李宏图.吉林大学 2012
[2]若干签密方案研究[D]. 于刚.解放军信息工程大学 2012
硕士论文
[1]苏州市数字证书的应用研究[D]. 韩健.广西民族大学 2015
[2]一种高安全的CHAP身份认证方案的设计与实现[D]. 包俊.四川师范大学 2014
本文编号：3250098
【文章来源】：计算机工程与设计. 2017,38(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１基于身份的密码体制执行过程１．２挑战／应答式身份认证协议
答式双向身份认证协议用到的符号进行了说明。表１协议符号说明符号含义ＩＤＡ，ＩＤＢＡ、Ｂ的唯一身份标识ＳＡ，ＳＢ通信方Ａ、Ｂ私钥瓕ｒ整数环域Ｐｐｕｂ系统公钥，ＰＫＧ公开参数Ｐ生成元，ＰＫＧ公开参数Ｇ１Ｐ生成的循环群ｅ快速Ｔａｔｅ对Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４强杂凑密码函数Ｃｏｍｐ（Ｍ，Ｎ）比较Ｍ与Ｎ是否相同Ｍ⊕ＮＭ与Ｎ的异或第一阶段通信方Ｂ验证通信方Ａ身份，协议流程如图３所示。图３通信方Ｂ验证通信方Ａ协议流程步骤１Ａ向Ｂ发送一个Ｒｅｑｕｅｓｔ，Ｂ作为回应生成随机数Ｒ１，发送给Ａ作为挑战。步骤２Ａ接到Ｂ发来的消息后，首先随机产生ｒ∈Ｚｒ、Ｐ１∈Ｇ１，对Ｐ１、Ｐ进行配对运算Ｔ＝ｅ（Ｐ１，Ｐ）ｒ，然后以消息Ｒ１和运算结果Ｔ作为输入，通过杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ得到ｈ＝Ｈ２（Ｒ１，Ｔ），再利用自己的私钥ＳＡ计算Ｗ＝ｒＰ１＋ｈＳＡ，最后Ａ将消息Ｒ１的签名结果σ＝（ｈ，Ｗ）发送给Ｂ。步骤３Ｂ接收到σ后取出ｈ和Ｗ，利用系统参数Ｐ计算ｅ（Ｐ，Ｗ），利用系统公钥Ｐｐｕｂ、用户Ａ的ＩＤＡ和ｈ计算出Ｔ＝ｅ（Ｗ，Ｐ）ｅ（ＩＤＡ，－Ｐｐｕｂ）ｈ，再利用消息Ｒ１和杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ计算出Ｈ２（Ｒ１，Ｔ
ｈ和Ｗ，同样利用系统参数Ｐ计算ｅ（Ｐ，Ｗ），利用系统公钥Ｐｐｕｂ、用户Ｂ公钥ＩＤＢ和ｈ计算出Ｔ＝ｅ（Ｗ，Ｐ）ｅ（ＩＤＢ，－Ｐｐｕｂ）ｈ，再利用消息Ｒ２和杂凑函数Ｈ２：｛０，１｝ｌｍ×Ｇ１瓕ｒ计算出Ｈ２（Ｒ２，Ｔ），最后对结果Ｈ２（Ｒ２，Ｔ）和签名结果ｈ进行比较，最后得出验证结果，完成通信方Ａ对通信方Ｂ的验证。第三阶段通信双方共享会话密钥，协议流程如图５所示。图５通信双方共享会话密钥协议流程步骤１完成身份认证后，Ｂ生成随机密钥Ｒ３，利用随机值α∈｛０，１｝ｌｍ和强密码杂凑函数Ｈ３：｛０，１｝ｌｍ×｛０，１｝ｌｍ瓕ｒ，计算ｒ＝Ｈ３（α，Ｒ３）和Ｖ＝ｒＰ，然后利用系统公钥Ｐｐｕｂ和用户Ａ的公钥ＩＤＡ进行配对运算，将配对结果通过强密码杂凑函数Ｈ２：ＧＴ｛０，１｝ｌｍ得Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ），然后计算α和Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ）函数的异或Ｗ＝α⊕Ｈ２（ｅ（Ｐｐｕｂ，ＩＤＡ）ｒ），然后通过强密码杂凑函数Ｈ４：｛０，１｝ｌｍ｛０，１｝ｌｍ计算Ｒ３和Ｈ４（α）函数的异或Ｔ＝Ｒ３⊕Ｈ４（α），最后将加密密文ｃ＝（Ｖ，Ｗ，Ｔ）发送给通信方Ａ。步骤２Ａ接收到密文ｃ＝（Ｖ，Ｗ，Ｔ）后取出Ｖ，并用自己的私
【参考文献】：
期刊论文
[1]统一身份认证系统的技术研究[J]. 吴燕,杨冬武. 数字技术与应用. 2015(05)
[2]基于双线性对的无证书两方认证密钥协商协议[J]. 杨浩民,张尧学,周悦芝. 清华大学学报(自然科学版). 2012(09)
[3]基于PKI和U盘的身份认证系统的设计与实现[J]. 王金伟,马希荣,孙德兵. 计算机工程与设计. 2011(07)
博士论文
[1]基于身份密码体系的无线自组织网络安全关键技术研究[D]. 李宏图.吉林大学 2012
[2]若干签密方案研究[D]. 于刚.解放军信息工程大学 2012
硕士论文
[1]苏州市数字证书的应用研究[D]. 韩健.广西民族大学 2015
[2]一种高安全的CHAP身份认证方案的设计与实现[D]. 包俊.四川师范大学 2014
本文编号：3250098
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