CN104394161A - 一种基于算法重构机制的密钥传输方法及系统 - Google Patents

一种基于算法重构机制的密钥传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于算法重构机制的密钥传输方法，包括：S1服务器生成与用户信息唯一关联的密钥参数并存储，结合所述密钥参数生成第一算法发送至客户端，完成注册；S2所述服务器根据所述客户端发送的用户信息调用唯一关联的密钥参数，并结合所述密钥参数生成第二算法；S3所述服务器生成会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第二算法生成第一动态口令；S4所述服务器加密所述第一动态口令和所述会话密钥生成第一密文并发送至客户端；S5所述客户端解密所述第一密文获得所述第一动态口令和所述会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第一算法生成第二动态口令；S6比对所述第一动态口令和所述第二动态口令，完成认证。

Description

一种基于算法重构机制的密钥传输方法及系统
技术领域
本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种密钥传输方法及系统。
背景技术
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，目前被广泛运用在网银、网游、电信运营商、电子政务、企业等应用领域。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。
为了进一步保障交易过程中的安全，目前较为常用的是使用实体硬件动态令牌或软件动态令牌作为动态口令的载体，但对于动态令牌都存在一个弱点，即所有令牌的算法都相同且公开的，只是通过密钥来实现不同用户的身份认证过程，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，因而一种采用新算法来实现密钥安全传输的方法成为一种迫切的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于算法重构机制的密钥传输方法，可实现密钥的安全传输。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于算法重构机制的密钥传输方法，包括：
S1服务器生成与用户信息唯一关联的密钥参数并存储，结合所述密钥参数生成第一算法发送至客户端，完成注册；
S2所述服务器根据所述客户端发送的用户信息调用唯一关联的密钥参数，并结合所述密钥参数生成第二算法；
S3所述服务器生成会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第二算法生成第一动态口令；
S4所述服务器加密所述第一动态口令和所述会话密钥生成第一密文并发送至客户端；
S5所述客户端解密所述第一密文获得所述第一动态口令和所述会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第一算法生成第二动态口令；
S6比对所述第一动态口令和所述第二动态口令，完成认证。
进一步优选地，所述密钥参数是由随机数生成器根据所述用户信息生成的随机数。由于每个用户信息是唯一的，而根据用户信息生成的随机数即密钥参数也是唯一且不可预见的，从而提高了密钥的安全性。
进一步优选地，所述服务器存储有主算法。
进一步优选地，所述步骤S1中所述服务器根据主算法结合所述密钥参数重构生成所述第一算法，至少包括以下一个步骤：
根据所述密钥参数，确定所述第一算法的运算顺序；
根据所述密钥参数，确定所述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；
根据所述密钥参数，确定所述第一算法中的固定参数。
通过算法重构机制结合密钥参数对主算法进行重构，生成的新算法的算法特性和功能不变，算法是唯一的，即使非法用户盗取密钥，也难破解算法。
进一步优选地，所述会话密钥为所述服务器根据当前时间生成。
进一步优选地，所述服务器和所述客户端分别使用所述会话密钥进行数据会话。
本发明还提供一种基于算法重构机制的密钥传输系统，包括服务器端和客户端，其中所述服务器端包括：
随机数生成模块，用于根据用户信息生成密钥参数；
算法重构模块，用于结合所述密钥参数对主算法进行重构生成第一算法和第二算法；
密钥生成模块，生成用于会话的会话密钥；
第一口令生成模块，根据所述密钥参数和所述第二算法生成第一口令；
加密模块，用于加密所述会话密钥和所述第一口令生成第一密文；
第一发送模块，用于向所述客户端发送所述第一算法以及所述第一密文；
第一接收模块，用于接收所述客户端发送的所述用户信息，以及接收会话数据；
所述客户端包括：
解密模块，用于解密所述第一密文；
第二口令生成模块，根据所述密钥参数和所述第一算法生成第二口令；
认证模块，用于比对所述第一口令与所述第二口令；
第二发送模块，用于发送所述用户信息，以及所述会话数据；
第二接收模块，用于接收所述服务器端发送的所述第一算法、所述第一密文，以及所述会话数据。
进一步优选地，所述服务器端还包括第一存储模块，用于存储所述主算法、所述第二算法、所述会话密钥和所述密钥参数。
进一步优选地，所述客户端还包括第二存储模块，用于存储所述第一算法和所述会话密钥。
进一步优选地，所述客户端还包括获取模块，用于获取用户信息。
本发明至少能够带来以下一种有益效果：
1、通过算法重构机制使得每个用户拥有一个具备自身特征的不同于其他用户的算法，算法难以被破解。
2、通过重构生成的算法结合会话密钥生成动态口令，大大提高了动态口令的复杂度，使得传输过程安全性更高，进而提高密钥传输系统的安全性。
3、服务器端和客户端生成动态口令都有会话密钥的参与，保障了会话密钥在传输过程中数据的准确性。
4、在会话密钥传输过程中，实现了服务器和客户端一对一的传输。
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为一种基于算法重构机制的密钥传输方法的一个实施例的步骤流程图；
图2为本发明的第一算法生成过程图；
图3为本发明的密钥参数的数据结构图；
图4为本发明的第二算法生成过程图；
图5为本发明一种基于算法重构机制的密钥传输系统的结构示意图；
图6为本发明一个具体实施例一种密钥传输系统的框图。
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说，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。
作为本发明的一个具体实施例，如图1所示为本发明实施例的流程示意图，一种基于算法重构机制的密钥传输方法，包括：
S1服务器存储与用户信息唯一关联的密钥参数，并结合密钥参数生成第一算法发送至客户端，完成注册；
S2服务器根据客户端发送的用户信息调用唯一关联的密钥参数，并结合密钥参数生成第二算法；
S3服务器生成会话密钥，并根据会话密钥和第二算法生成第一动态口令；
S4服务器加密第一动态口令和会话密钥生成第一密文并发送至所述客户端；
S5客户端解密第一密文获得第一动态口令和会话密钥，并根据会话密钥和第一算法生成第二动态口令；
S6比对第一动态口令和第二动态口令，完成认证。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例二，其中，密钥参数是由随机数生成器根据用户信息生成的随机数。在本发明的一个实施例中，用户输入用户信息，该用户信息包括用户的用户名或手机号等标识。根据用户信息，通过随机数生成随机数，即为密钥参数。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例三，其中，服务器存储有主算法，通过算法重构机制结合密钥参数对主算法进行重构生成第一算法，主算法可以为椭圆曲线算法、SM3算法或其他算法，对此不作具体限定。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例四，其中，服务器根据主算法结合密钥参数重构生成第一算法，至少包括以下一个步骤：
根据所述密钥参数，确定所述第一算法的运算顺序；
根据所述密钥参数，确定所述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；
根据所述密钥参数，确定所述第一算法中的固定参数。
具体的，本实施例中根据主算法的不同，通过算法重构机制生成新的第一算法包括的步骤也不同，算法重构机制主要通过以下三方面来实现：
1、算法运行顺序的改变；
2、算法中的分组数据块结构的改变或者分组数据块运算顺序的改变；
3、算法中固定参数的改变。
具体地，在本发明中，算法重构机制主要通过上述三种方式进行实现，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，算法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，将其带入算法重构机制，通过算法重构机制对主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，因而将其带入算法重构机制对主算法进行重构后的新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主算法来说：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为主运算步骤；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，而此时主算法的主步骤只有W1，W2，W3，W4四个步骤，主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主算法来说：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主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512bit，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算法重构机制的设定。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主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，参与到算法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，参与到算法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，从而改变主算法生成新的算法即为y2＝x3+2x+b。本发明中服务器根据主算法结合密钥参数通过算法重构机制重构生成新算法，根据算法的不同，具体可以包括其中一个步骤或者步骤的组合，具体步骤视算法而定，本发明不作限定。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例五，其中，会话密钥为服务器根据当前时间生成，会话密钥参与第二算法生成第一动态口令。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例六，其中，服务器和客户端分别使用会话密钥进行数据会话。
具体的，本发明一种基于算法重构机制的密钥传输方法过程为：
首先是注册过程。
S1用户在客户端输入户名、手机号等用户信息，通过客户端发送至服务器。服务器中的随机数生成器将用户信息生成一随机数，即为密钥参数(本实施例中密钥参数为12345678)。服务器存储此密钥参数，并将此密钥参数与用户信息唯一关联。
服务器中存储有主算法，通过算法重构机制结合密钥参数对主算法进行重构生成第一算法，如图2所示。
本实施例中主算法以椭圆曲线算法y2＝x3+ax+b为例，阐述算法重构机制生成第一算法具体为：
如图3所示，密钥参数为8个字节(本实施例中密钥参数为12345678)，第一位代表运算顺序，第二位代表分组数，第三位代表固定参数，将该密钥参数带入到主算法即椭圆曲线算法y2＝x3+ax+b的编程运算中，将第三位的固定参数作为方程中的a或者b值，改变方程的系数值从而生成第一算法，本实施例中将密钥参数第三位固定参数3作为a的值，从而改变主算法生成第一算法记为y2＝x3+3x+b。
服务器发送第一算法至客户端，客户端存储第一算法。
至此，完成初始的注册过程。
然后进行认证过程。
S2用户在客户端输入用户信息，客户端将用户信息发送至服务器。服务器根据用户信息调出存储的与用户信息唯一关联的密钥参数(此密钥参数即为12345678)。
服务器通过算法重构机制结合密钥参数对主算法进行重构生成第二算法，如图4所示，服务器重构得到的第二算法即为y2＝x3+3x+b，第二算法和第一算法生成过程相同，在此不作赘述。
S3服务器根据当前的时间生成一个会话密钥K，将K作为第二算法椭圆曲线方程中的输入x，生成相应的第一动态口令为K3+3K+b。
S4服务器通过私钥加密第一动态口令和会话密钥生成第一密文，并将第一密文发送至客户端。本实施例中不对加密算法进行限定。
S5客户端接收到服务器发送的第一密文，通过使用公钥解密第一密文，获得会话密钥K和第一动态口令。
客户端存储有第一算法y2＝x3+3x+b，将会话密钥K作为第一算法椭圆曲线方程中的输入x，生成相应的第二动态口令为K3+3K+b。
S6客户端比对生成的第二动态口令和接收到的第一动态口令，比对成功完成认证。
客户端存储会话密钥，在完成认证后，服务器和客户端之间进行数据会话均使用会话密钥加密保护传输的数据。
由于每个用户信息是唯一的，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，同时重构的算法与密钥参数对应，这就确保重构后的算法也是唯一的，从而使得生成的动态口令复杂度大大提高，也难以破解使用的算法，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。
本发明还提供一种基于算法重构机制的密钥传输系统，作为本发明另一具体实施例七，如图5所示为本发明的一种基于算法重构机制的密钥传输系统的结构示意图，包括服务器端和客户端，其中服务器端包括：
随机数生成模块，用于根据用户信息生成密钥参数；
算法重构模块，用于结合密钥参数对主算法进行重构生成第一算法和第二算法；
密钥生成模块，生成用于会话的会话密钥；
第一口令生成模块，根据密钥参数和第二算法生成第一口令；
加密模块，用于加密会话密钥和第一口令生成第一密文；
第一发送模块，用于向客户端发送第一算法以及第一密文；
第一接收模块，用于接收客户端发送的用户信息，以及接收会话数据；
客户端包括：
解密模块，用于解密第一密文；
第二口令生成模块，根据密钥参数和第一算法生成第二口令；
认证模块，用于比对第一口令与第二口令；
第二发送模块，用于发送用户信息，以及会话数据；
第二接收模块，用于接收服务器端发送的第一算法、第一密文，以及会话数据。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例八，其中，服务器端还包括第一存储模块，用于存储主算法、第二算法、会话密钥和密钥参数。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例九，其中，客户端还包括第二存储模块，用于存储第一算法和会话密钥。
对上述实施例进行改进，得到优选的实施例十，其中，客户端还包括获取模块，用于获取用户信息，用户信息包括用户的用户名或手机号等标识。图6所示为本发明一个具体实施例的结构示意图。
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 (10)

1.一种基于算法重构机制的密钥传输方法，其特征在于，包括：
S1服务器生成与用户信息唯一关联的密钥参数并存储，结合所述密钥参数生成第一算法发送至客户端，完成注册；
S2所述服务器根据所述客户端发送的用户信息调用唯一关联的密钥参数，并结合所述密钥参数生成第二算法；
S3所述服务器生成会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第二算法生成第一动态口令；
S4所述服务器加密所述第一动态口令和所述会话密钥生成第一密文并发送至所述客户端；
S5所述客户端解密所述第一密文获得所述第一动态口令和所述会话密钥，并根据所述会话密钥和所述第一算法生成第二动态口令；
S6比对所述第一动态口令和所述第二动态口令，完成认证。
2.如权利要求1所述的一种基于算法重构机制的密钥传输方法，其特征在于，所述密钥参数是由随机数生成器根据所述用户信息生成的随机数。
3.如权利要求2所述的一种基于算法重构机制的密钥传输方法，
所述服务器存储有主算法。
4.如权利要求3所述的一种基于算法重构机制的密钥传输方法，其特征在于，所述步骤S1中所述服务器根据主算法结合所述密钥参数重构生成所述第一算法，至少包括以下一个步骤：
根据所述密钥参数，确定所述第一算法的运算顺序；
根据所述密钥参数，确定所述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；
根据所述密钥参数，确定所述第一算法中的固定参数。
5.如权利要求1所述的一种基于算法重构机制的密钥传输方法，其特征在于，所述会话密钥为所述服务器根据当前时间生成。
6.如权利要求1所述的一种基于算法重构机制的密钥传输方法，其特征在于，所述服务器和所述客户端分别使用所述会话密钥进行数据会话。
7.一种基于算法重构机制的密钥传输系统，其特征在于，包括服务器端和客户端，
其中所述服务器端包括：
随机数生成模块，用于根据用户信息生成密钥参数；
算法重构模块，用于结合所述密钥参数对主算法进行重构生成第一算法和第二算法；
密钥生成模块，生成用于会话的会话密钥；
第一口令生成模块，根据所述密钥参数和所述第二算法生成第一口令；
加密模块，用于加密所述会话密钥和所述第一口令生成第一密文；
第一发送模块，用于向所述客户端发送所述第一算法以及所述第一密文；
第一接收模块，用于接收所述客户端发送的所述用户信息，以及接收会话数据；
所述客户端包括：
解密模块，用于解密所述第一密文；
第二口令生成模块，根据所述密钥参数和所述第一算法生成第二口令；
认证模块，用于比对所述第一口令与所述第二口令；
第二发送模块，用于发送所述用户信息，以及所述会话数据；
第二接收模块，用于接收所述服务器端发送的所述第一算法、所述第一密文，以及所述会话数据。
8.如权利要求7所述的一种基于算法重构机制的密钥传输系统，其特征在于：
所述服务器端还包括第一存储模块，用于存储所述主算法、所述第二算法、所述会话密钥和所述密钥参数。
9.如权利要求8所述的一种基于算法重构机制的密钥传输系统，其特征在于，所述客户端还包括第二存储模块，用于存储所述第一算法和所述会话密钥。
10.如权利要求9所述的一种基于算法重构机制的密钥传输系统，其特征在于，所述客户端还包括获取模块，用于获取用户信息。
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