CN104393991B - 一种算法重构装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种算法重构装置及方法，所述装置包括：随机数生成模块，根据获取的用户信息生成随机数，所述随机数被设定为密钥参数；算法重构模块，与所述随机数生成模块连接，用于通过一预设重构机制重构第一算法。在本发明中，由于获取的用户信息的唯一性，因而根据该用户信息生成密钥参数是唯一且不可预见的，这样就确保了根据密钥参数重构的算法的唯一性，即每个用户对应的重构后的算法都不相同，因而算法的安全性大大提高能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而用户能够放心的使用经过本发明的算法重构装置重构后的算法。

Description

一种算法重构装置及方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤指一种算法重构装置及方法。

背景技术

随着信息科技的发展，信息安全技术在各领域的应用更为广泛和深入。在信息安全领域，身份认证往往是信息系统使用的第一把钥匙，其安全性受到越来越多的重视。相应地，为了加强身份认证安全性的动态口令技术已经越来越多地应用于各个不同领域，尤其在网银、网游、电信运营商、电子政务、企业服务器等应用领域。另外，动态口令在企业应用也是当前的热点，越来越多的企业或实体采用动态口令保护其VPN、服务器、网络设备等。

动态口令是根据专门的算法生成一个不可预测的随机数字组合，一个密码使用一次有效，动态口令是一种安全便捷的帐号防盗技术，可以有效保护交易和登录的认证安全，采用动态口令就无需定期修改密码，安全省心，从而在最基本的密码认证这一环节保证了系统的安全性，解决了因口令欺诈而导致的重大损失，防止恶意入侵者或人为破坏，解决由口令泄密导致的入侵问题。

为了进一步保障信息系统使用过程中的安全，目前较为常用的是使用实体硬件作为动态口令的载体，其内置电池、芯片和显示屏，产生并显示动态密码，但是，这种动态令牌有一定的体积和厚度，长时间携带会给用户带来不便；当然，也有体积和厚度较小的令牌形式，如卡片式令牌，这种令牌虽然携带方便，但按键手感普遍较差，用户输入也不方便，同时成本也比较高；另外，人们也尝试在智能手机上开发软件令牌产品，但是其安全性无法保证，这种软件令牌只能用于安全性要求不是很高的场所。

然而，无论是实体硬件动态令牌还是软件动态令牌，都有一个共同的弱点，即其所有的令牌算法都是相同且公开的，仅通过密钥来实现不同用户的身份认证过程，可一旦密钥被非法获得，不法分子即可任意获取动态密码，动态令牌将不再安全。

发明内容

本发明为了解决现有动态令牌安全性不太高的问题，从而提供一种动态令牌算法重构装置及方法，提供一种更能保障用户安全的动态令牌算法，以提高使用动态口令认证的系统的安全性，避免安全隐患，给用户带来更好的使用体验。

为了实现本发明以上发明目的，本发明提供的一种算法重构装置是通过以下技术方案实现的：

一种算法重构装置，所述装置包括：

随机数生成模块，用户根据获取的用户信息生成随机数，所述随机数被设定为密钥参数；

算法重构模块，与所述随机数生成模块连接，用于通过一预设重构机制重构第一算法。

根据上述技术方案，由于用户信息的唯一性，因而根据该用户信息生成的随机数即密钥参数是唯一且不可预见的，这样就确保了根据密钥参数重构后的算法的唯一性，大大扩展了算法的应用，解决了目前由于算法的固定而引起的安全隐患；同时，由于算法的唯一性，即每个用户对应的算法都不相同，算法同样安全性能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而提高了算法在使用过程中的安全性，如通过本发明的算法进行安全认证，避免了安全隐患。

优选地，所述算法重构模块中至少包括以下一个单元：

运算顺序单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法的运算顺序；

分组单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法的分组数据块的结构以及所述分组数据块的运算顺序；

固定参数确定单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法中的固定参数。

由于事先生成的随机数为不可预知的字符串，这就使得密钥参数字符串是不可预知的，从而每个根据密钥参数进行算法重构的算法的运算顺序或分组数据块结构不同或运算顺序不同或算法的固定参数不同，提高了算法的复杂度，进而提高了动态令牌的安全性。

优选地，所述装置还包括信息获取模块，与所述随机数生成模块连接，用于获取所述用户信息。

优选地，所述装置还包括存储模块，用于存储所述第一算法，所述预设重构机制以及与所述用户信息唯一关联的密钥参数。

优选地，所述装置还包括下发模块，分别与所述信息获取模块和所述存储模块连接，用于根据所述用户信息下发所述第一算法。

在本技术方案中，装置可以通过下发模块选择上述第一算法，并存储至存储器一特定存储区，非服务器端不可读写该存储区，从而非法用户不能存取所述第一算法，提高了装置的安全性。

为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了一种算法重构方法，所述方法包括：

根据用户信息生成一随机数，所述随机数被设定为一密钥参数；

根据所述密钥参数，通过一预设重构机制重构第一算法。

根据上述技术方案，由于用户信息的唯一性，因而根据该用户信息生成的随机数即密钥参数是唯一且不可预见的，这样就确保了根据密钥参数重构后的算法的唯一性，大大扩展了算法的应用，解决了目前由于算法的固定而引起的安全隐患；同时，由于算法的唯一性，即每个用户对应的算法都不相同，算法同样安全性能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而提高了算法在使用过程中的安全性，如通过本发明的算法进行安全认证，避免了安全隐患。

优选地，通过一预设重构机制重构第一算法至少包括以下一个步骤：

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法的运算顺序；

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法的分组数据块的结构以及所述分组数据块的运算顺序；

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法中的固定参数。

由于事先生成的随机数为不可预知的字符串，这就使得密钥参数字符串是不可预知的，从而每个根据密钥参数进行算法重构的算法的运算顺序或分组数据块结构不同或运算顺序不同或算法的固定参数不同，提高了算法的复杂度，进而提高了动态令牌的安全性。

优选地，所述方法还包括：根据用户信息下发所述第一算法。

优选地，所述算法重构方法重构所述第一算法之前，至少还包括以下步骤：

预存所述第一算法，所述预设重构机制以及与所述用户信息唯一关联的密钥参数。

本发明能够带来以下有益效果：

在本发明中，由于获取的用户信息的唯一性，因而根据该用户信息生成密钥参数是唯一且不可预见的，这样就确保了根据密钥参数重构的算法的唯一性，即每个用户对应的重构后的算法都不相同，因而算法的安全性大大提高能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而用户能够放心的使用经过本发明的算法重构装置重构后的算法；同时，由于本发明中重构后的算法与用于的唯一性，大大扩展了算法的应用领域，如应用于认证领域，避免了由于固定的算法而引起的安全隐患。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明中算法重构装置第一实施例的结构图；

图2为本发明实施例密钥参数的结构图；

图3为本发明中算法重构装置第二实施例的结构图；

图4为本发明中算法重构装置第三实施例的结构图；

图5为本发明中算法重构装置第四实施例的结构图

图6为本发明实施例动态令牌算法重构方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

作为具体实施例一，如图1所示，为本发明实施例一种算法重构装置，具体包括：随机数生成模块，用户根据获取的用户信息生成随机数，所述随机数被设定为密钥参数；算法重构模块，与所述随机数生成模块连接，用于通过一预设重构机制重构第一算法。具体地，在本实施例中，用户信息包括用户名、密码、手机号等，密钥参数可以使用8(0-7)进制数进行表示；当随机数生成模块获取了用户信息之后，随即根据用户信息随机生成相应的密钥参数，算法重构模块则结合密钥参数和预设重构机制对内部存储的第一算法进行重构。特别地，在本发明中，对用户信息的具体内容不作限定，只要其能唯一标识该用户，都包括在本发明的内容中。

根据上述技术方案，由于每个令牌的用户信息是唯一的，而根据该用户信息生成的随机数即密钥参数是唯一且不可预见的，同时该动态令牌的令牌算法与该密钥参数对应，这就确保每个动态令牌的令牌算法也是唯一的，从而使得该动态令牌生成的动态口令复杂度大大提高，使动态令牌的安全性更高，进而提高了使用动态口令进行认证的系统的安全性，避免安全隐患，给用户带来更好的使用体验。

进一步地，上述算法重构模块中至少包括以下一个单元：

运算顺序单元，用于根据密钥参数确定重构后的第一算法的运算顺序；

分组单元，用于根据密钥参数确定重构后的第一算法的分组数据块的结构以及分组数据块的运算顺序；

固定参数确定单元，用于根据密钥参数确定重构后的第一算法中的固定参数。

具体地，在本发明中，预设重构机制主要通过上述三种方式进行实现，分别是改变第一算法的运算顺序、分组数据块结构和顺序以及第一算法中包括的固定参数，且为了进一步保障重构后的算法的唯一性和不可预见性，在本发明中，预设重构机制结合随机生成模块生成的密钥参数对算法进行重构。具体地，假设密钥参数为8个字节，其中，第一位代表运算顺序，第二位代表分组数据块，第三位代表固定参数，如图2所示，将其带入预设重构机制，通过预设重构机制对第一算法进行重构生成一个与用户信息相关的新算法，由此可以看出，由于密钥参数的随机性，即其中包括的每个字节的参数都是随机的，因而将其带入预设重构机制对第一算法进行重构后的算法即具备了随机性，即每个用户对应的重构后的算法都不相同，因而算法的安全性能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而提高了使用动态口令进行认证的过程中的安全性，避免了安全隐患。

进一步地，以通过改变运算顺序重构第一算法来说：假定某一算法的一般运算顺序依次包括W0,W1，W2,W3四个主步骤，且每个步骤中分别包括相应的子步骤，如W1中包括t0，t1,t2,t3,t4五个子步骤，在本发明中，即可以通过密钥参数中的某一位代表运算顺序，以改变该算法的运算顺序，从而生成新的算法，具体地，如果密钥参数为01234567，其中，第一位代表运算顺序，若此时第一位代表的W1中子步骤的运算顺序，则表示t0为五个子步骤中的第一个运算步骤，同理，若第一位代表主步骤的运算顺序，则表示W1为则说明在主步骤W1为第一运算步骤；如果密钥参数为21304567，且第一位代表运算顺序，若此时第一位代表主步骤的运算顺序，则表示步骤W2为主步骤中的第一运算步骤，同理，若此时第一位代表W1中子步骤的运算顺序，则表示步骤t2为五个子步骤中的第一个运算步骤。特别地，在本发明中，密钥参数采用八进制数表示，假若此时密钥参数中代表运算顺序的位数大于算法运算过程中的步骤数量，如，密钥参数为76543210，第一位7代表运算顺序，而此时算法的主步骤只有W1，W2，W3，W4四个步骤，算法在运行的过程中，找不到步骤W7作为第一运算步骤，则此时自动跳过，直接按照原顺序进行运行。在本发明中，对上述的算法及密钥参数对算法运算顺序的改变都不作限定，只要运算顺序改变后算法的作用不变，能达到最初的目的，都包括在本发明的内容中。

进一步地，以通过改变分组数据块的结构和运算顺序重构第一算法来说：其中，改变分组数据块的结构包括分组数据块的数量也包括数据块内部的结构的变化。例如：可以根据密钥参数中某一位字节代表分组模块的内部结构的改变，另一位代表重新分组过后的分组模块的运算顺序带入第一算法的运算从而生成新的算法。以SM3杂凑算法为例，SM3的一般运算顺序依次是：填充、分组、迭代、压缩，假若用户信息m的长度为24bit，则算法在运算的过程中首先对信息进行填充，填充后的数据m’的长度为512bit的整数倍，随后对填充后的数据按照512bit进行分组，即分组后的每组数据为512b it，m’＝B⁽⁰⁾B⁽¹⁾…B^(n-1)。具体地，在本发明中，假若分组后的数据块B⁽⁰⁾＝[m0,m1,m2,m3…m7]，密钥参数为01234567，且第一位代表分组数据块的运算顺序，第二代表分组数据块的结构，则此时在运算过程中数据组m1与m0的位置进行对换以此改变数据块的结构，0表示第一个数据块B⁽⁰⁾在第一步进行运算；类似地，若密钥参数为24653107，则在运算过程中m4与m0的位置进行对换来改变数据块的结构，2表示B⁽⁰⁾在第三步进行运算。当然，在本发明中，我们对改变数据块结构的方法不作具体限定，即在上述例子中，当密钥参数为01234567时，代表m1可以与m0-m7中任一数组进行对换，在实际中数据组的对换取决于预设重构机制的设定。又例如，在本发明中，可以根据密钥参数中某一字节代表分组数据块的数量，另一位代表重新分组过后的分组数据块的运算顺序带入第一算法的运算从而生成新的算法，以SM3杂凑算法为例，在改变分组数据块的数量的过程中，假如用户信息m的长度为370bit，按照SM3传统的算法会首先将信息m进行填充为512bit的数据，而在本发明中，可以首先将370bit的数据按照定长(如，每组200Bit)的数据组进行分组，随后再将分组过后的每组数据进行填充为512bit以改变分组数据块的结构,随后再按照SM3正常的步骤进行运算，当然，在本发明中，我们对上述的数据组的定长不作限定，只要其能达到本发明的目的，都包括在本发明的内容中。

进一步地，以改变固定参数来说：可以将密钥参数中的某一个位代表固定参数，参与到预设重构机制的编程运算中改变固定参数。以椭圆曲线算法为例：Y2＝X3+aX+b，以密钥参数的某一位代表固定参数，参与到预设重构机制的编程运算中改变固定参数a或者b的值，从而形成新算法。如密钥参数用01234567来表示，且第三位固定参数2作为a的值，从而改变第一算法生成的新的算法即为Y2＝X3+2X+b。

进一步地，如图3所示，装置还包括信息获取模块，与随机数生成模块连接，用于获取用户信息，特别地，在发明中，用户信息包括用户名、密码、手机号等。具体地，当信息获取模块获取了用户信息之后，随即将用户信息发送至随机数生成模块，随机数生成模块获取了用户信息之后，即根据用户信息随机生成相应的密钥参数，算法重构模块则结合密钥参数和预设重构机制对内部存储的第一算法进行重构。特别地，在本发明中，对用户信息的具体内容不作限定，只要其能唯一标识该用户，都包括在本发明的内容中。

进一步地，如图4所示，装置还包括存储模块，用于存储第一算法，预设重构机制以及与用户信息唯一关联的密钥参数。具体地，在本发明中，在对第一算法进行重构之前，首先在存储模块中存储第一算法以及预设重构装置；当信息获取模块获取到了用户信息之后，随即将用户信息发送至随机数生成模块生成密钥参数，最后连同用户信息与密钥参数一起发送至存储模块，存储模块首先将密钥参数与用户信息进行关联，随后存储与用户信息唯一关联的密钥参数。

进一步地，如图5所示，装置还包括下发模块，分别与信息获取模块和存储模块连接，用于根据用户信息下发第一算法。具体地，在本发明中，在存储模块中包括很多种类的第一算法，如SM3，SM4等，用户可以在对需要重构的算法进行自主的选择，下发模块接收到用户信息之后，针对用户信息中的请求信息将信号发送至存储模块，从存储模块中存储的第一算法进行选择，最后将用户选择的第一算法发送至算法重构模块中进行重构。特别地，在本发明中，如若存储模块中没有预先存储用户需要的第一算法，则下发模块还能够通过内部存储的通信单元与外界通信，对所述的算法进行下载。

如图6所示，为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了一种重构方法，方法包括：

S101.根据用户信息生成一随机数，随机数被设定为一密钥参数；；

S102.根据密钥参数，通过一预设重构机制重构第一算法。

根据上述技术方案，由于每个令牌的用户信息是唯一的，而根据该用户信息生成的随机数即密钥参数是唯一且不可预见的，同时该动态令牌的令牌算法与该密钥参数对应，这就确保每个动态令牌的令牌算法也是唯一的，从而使得该动态令牌生成的动态口令复杂度大大提高，使动态令牌的安全性更高，进而提高了使用动态口令进行认证的系统的安全性，避免安全隐患，给用户带来更好的使用体验。

进一步地，上述方法通过一预设重构机制重构第一算法至少包括以下一个步骤：

根据密钥参数，确定重构后的第一算法的运算顺序；

根据密钥参数，确定重构后的第一算法的分组数据块的结构以及分组数据块的运算顺序；

根据密钥参数，确定重构后的第一算法中的固定参数。

具体地，在本发明中，预设重构机制主要通过上述三种方式进行实现，分别是改变第一算法的运算顺序、分组数据块结构和顺序以及第一算法中包括的固定参数，且为了进一步保障重构后的算法的唯一性和不可预见性，在本发明中，预设重构机制结合随机生成模块生成的密钥参数对算法进行重构。具体地，假设密钥参数为8个字节，其中，第一位代表运算顺序，第二位代表分组数据块，第三位代表固定参数，如图2所示，将其带入预设重构机制，通过预设重构机制对第一算法进行重构生成一个与用户信息相关的新算法，由此可以看出，由于密钥参数的随机性，即其中包括的每个字节的参数都是随机的，因而将其带入预设重构机制对第一算法进行重构后的算法即具备了随机性，即每个用户对应的重构后的算法都不相同，因而算法的安全性能高，难以破译，即使不法分子破解了一个用户，也不会影响其他用户，进而提高了使用动态口令进行认证的过程中的安全性，避免了安全隐患。预设重构机制在装置中已经进行描述，再此不做赘述。

进一步地，本发明的方法中还包括：根据用户信息下发第一算法。具体地，在本发明中，用户可以在对需要重构的算法进行自主的选择。

进一步地，本发明的方法中还包括：算法重构方法重构第一算法之前，至少还包括以下步骤：预存第一算法，预设重构机制以及与用户信息唯一关联的密钥参数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种算法重构装置，其特征在于，所述装置包括：

信息获取模块，用于获取用户信息；

随机数生成模块，与所述信息获取模块连接，根据获取的用户信息生成随机数，所述随机数被设定为密钥参数；

存储模块，用于存储第一算法，预设重构机制以及与所述用户信息唯一关联的密钥参数；

算法重构模块，与所述随机数生成模块连接，用于通过一预设重构机制重构第一算法；

所述算法重构模块中设置的运算顺序单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法的运算顺序；所述运算顺序包括：依次设置若干个主步骤，在每个主步骤中再依次设置若干个子步骤，根据所述密钥参数中的参数信息设置其中一位代表运算顺序，改变算法的运算顺序，形成新的算法；

所述算法重构模块中设置的分组单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法的分组数据块的结构以及所述分组数据块的运算顺序；

所述算法重构模块中设置的固定参数确定单元，用于根据所述密钥参数确定所述重构后的第一算法中的固定参数。

2.如权利要求1所述算法重构装置，其特征在于：所述装置还包括下发模块，分别与所述信息获取模块和所述存储模块连接，用于根据所述用户信息下发所述第一算法。

3.一种算法重构方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

根据用户信息生成一随机数，所述随机数被设定为一密钥参数；

根据用户信息下发第一算法；

根据所述密钥参数，通过一预设重构机制重构第一算法；

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法的运算顺序；

所述运算顺序包括：依次设置若干个主步骤，在每个主步骤中再依次设置若干个子步骤，根据所述密钥参数中的参数信息设置其中一位代表运算顺序，改变算法的运算顺序，形成新的算法；

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法的分组数据块的结构以及所述分组数据块的运算顺序；

根据所述密钥参数，确定重构后的第一算法中的固定参数。

4.如权利要求3所述算法重构方法，其特征在于，所述算法重构方法重构所述第一算法之前，至少还包括以下步骤：

预存所述第一算法，所述预设重构机制以及与所述用户信息唯一关联的密钥参数。