CN105846997A - 一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，该方法采用节点协作的方式，提出一种门限可控的密钥撤销机制，赋予SEM判断恶意节点的职能；本发明包括N个初始信誉度DoC为0的网络节点，SEM可以为任何节点签发解密信令；为了防止恶意节点的攻击，把节点的投诉信息以广播的形式在全网发布，若某个节点收到多个节点的投诉，则降低该节点的信誉度DoC，当信誉度低于某个值后，SEM将撤销其身份；若某个节点被SEM判断为恶意节点，则撤销其对其他节点的投诉，并提高被其投诉节点的信誉度；被撤销身份的节点无权发起对其他节点的投诉。本发明引入安全仲裁SEM，对于需要撤销的用户，SEM终止对其解密运算的支持，从而撤销其解密能力，达到撤销其密钥的效果。

Description

一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法
技术领域
本发明属于基于网络的公钥密码体制的密钥撤销领域，尤其涉及一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法。
背景技术
一旦密钥的生命周期期满或密钥在生命周期内发生泄漏，就需要对其进行撤销。就公钥密码体制而言，基于CA(CertificateAuthority)的密钥管理是一种有效的公钥管理体制，其证书撤销机制比较成熟，在实际系统应用中发挥了重要作用，但证书的管理对于资源受限的网络是一个不小的负担。基于身份的密码体制成功解决了证书管理问题，关于该体制下的密钥撤销也出现了很多研究成果，但密钥托管是该体制始终绕不开的问题。而无证书的公钥密码体制既无证书管理问题，也无密钥托管问题，受到了广大研究人员的重视，提出了许多基于无证书的密码方案，但是关于该体制下的密钥撤销，尤其是在资源受限网络环境下的撤销研究成果较少。
无证书公钥密码体制的密钥撤销本质上不是撤销用户的身份，而是撤销用户的解密或签名能力，其重点不是向系统发布被撤销用户的公钥已经失效，而是在用户解密运算或签名运算中增加约束因素，使之不能正确完成。
发明内容
为了解决上述问题，本发明引入了安全仲裁SEM(SEcurityMediator)参与用户的解密运算，通过对SEM的控制，影响用户的解密运算。对于需要撤销的用户，SEM终止对其解密运算的支持，从而撤销其解密能力，达到撤销其密钥的效果。本发明采用节点协作的方式，提出一种门限可控的密钥撤销机制，赋予SEM判断恶意节点职能。
综上所述，一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，采用的技术方案为：
设置N个初始信誉度DoC为0的网络节点，SEM可以为任何节点签发解密信令；
为了防止恶意节点的攻击，把节点的投诉信息以广播的形式在全网发布，若某个节点收到多个节点的投诉，则降低该节点的信誉度DoC，当信誉度低于某个值后，SEM将撤销其身份；
若某个节点SEM被判断为恶意节点，则撤销其对其他节点的投诉，提高被其投诉节点的信誉度；
被撤销身份的节点无权发起对其他节点的投诉。
进一步，所述的SEM维护一个投诉信息表AIL，记录网络内的投诉信息，实时更新各网络节点的信誉度DoC。
进一步，所述的投诉信息表AIL记录着节点受到的投诉信息，决定了SEM是否为用户签发解密信令。
进一步，所述的投诉信息表AIL包括：
S-ID：AIL表的序号；
U-ID：受到投诉节点的身份信息；
A-ID：投诉节点的身份信息；
A-Time：受到投诉的时间；
A-Info：受到投诉的理由；
A-Reco：投诉记录，受到投诉后，“A-Reco”的值为1；
DoC：节点的信誉度，根据网络节点的数量，定义信誉度的最高值CMax，节点当前信誉度CCur＝CMax-∑A-Reco；
State：若节点当前信誉度CCur小于门限值，则“State”的值为“1”，表示受投诉的节点为恶意节点，撤销其身份，SEM不再为其签发解密信令。
假设网络的节点数为n，初始状态下，SEM的AIL表中，所有节点的信誉度DoC为n，状态State为“0”，表示所有节点都是可信的，SEM可以为任何节点签发解密信令
(1)若节点vi发现节点vj行为异常，即发起对vj的投诉(vi→vj,T,A-Infoi)，在网络内广播投诉信息。
(2)SEM收到vi对vj的投诉后，更新AIL表，在节点vj对应的行，填写A-ID、A-Time、A-Info和A-Reco等信息，计算节点vj的当前信誉度
(3)按照同样的方法，处理节点间的投诉，实时更新节点的当前信誉度。
(4)若节点vj的当前信誉度时，将其State值设为“1”，表示节点vj身份被撤销，撤销其解密能力。
(5)对于节点vj的解密请求，SEM将不再响应对其解密信令的请求。
(6)若节点vj的解密能力被撤销，同时撤销vj对于其它节点的投诉，删除相关节点的被投诉记录，增加他们的信誉度值。
(7)若被撤销的节点重新介入网络运行，需重新申请公私钥，重新在SEM处进行注册(重新生成用户的SEM私钥)。
本发明的有益效果是：
(1)引入安全仲裁SEM，对于需要撤销的用户，SEM终止对其解密运算的支持，从而撤销其解密能力，达到撤销其密钥的效果。
(2)采用节点协作的方式，采用一种门限可控的密钥撤销机制，确保SEM能够客观判断恶意节点，增强了撤销方法的实用性。
附图说明
图1为撤销节点A私钥的过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，安全仲裁SEM(SEcurity Mediator)参与用户的解密运算，通过对SEM的控制，影响用户的解密运算。对于需要撤销的用户，SEM终止对其解密运算的支持，从而撤销其解密能力，达到撤销其密钥的效果。假设A节点收到若干节点的投诉，达到了一定的值，当节点A向SEM请求解密信令时，将遭到SEM的拒绝，从而撤销节点A的解密能力，达到撤销节点A私钥的目的。
依据提出的密钥撤销方法，给出一种具体的实现方式。
假设应用网络为资源受限的移动自组织网络，考虑到执行SEM功能的节点面临着安全威胁和计算消耗两方面的考验，而这两方面的考验对于任何单一节点都是“巨大的”、甚至是“无能为力”的，因此引入分布式仲裁机制，赋予选取若干个节点为服务节点SN(ServiceNode)，赋予“仲裁”职能，各SN节点联动“仲裁”。
1.约束条件
(1)对某一节点的投诉信息在全网内公布，收到投诉信息的节点更新自己的投诉信息表，保持投诉信息表的一致性；
(2)如果某个节点收到多个节点的投诉，其信誉度必然下降，降低至某个值后，SEM节点宣布撤销该节点的身份；
(3)如果某个节点被判断为恶意节点，撤销其身份后，它对其它节点的投诉也视为无效，相应调整被它投诉节点的信誉度，增强投诉信息表的可靠性；
(4)被撤销身份的节点无权发起对其它节点的投诉，也无权履行SN节点的分布式服务能力。
2.AIL表结构
每个SEM节点维护一个投诉信息表AIL，记录网络内的投诉信息，实时更新节点的信誉度DoC，考虑节点的计算能力和存储能力受限，简化AIL的表结构，如下表所示。
简化的AIL表结构
S-ID U-ID T-Reco … DoC State
AIL记录某个节点受到的投诉情况，实时更新节点的信誉度DoC，一旦确定了DoC的值低于系统确定的值，将该节点的状态置为“不可用”，并全网公布。参数定义如下：
S-ID：AIL表的序号；
U-ID：受到投诉节点的身份信息；
A-Time：受到投诉的次数；
Doc：节点的信誉度，根据网络节点的数量，定义信誉度的最高值CMax，节点当前信誉度CCur＝CMax-(T-Reco)；
State：若节点当前信誉度CCur小于系统确定值，则“State”的值为“1”，表示受投诉的节点为恶意节点，撤销其身份，其它SEM不再联合为其签发解密信令。
3.撤销过程
假设网络的节点数为n，各SEM节点的AIL表中，所有节点的初始信誉度DoC为n，状态State为“0”，表示所有节点都是可信的。
(1)若节点vi发现节点vj行为异常，即发起对vj的投诉(IDi,IDj,vi→vj)，在网络内广播投诉信息。
(2)各SEM节点收到vi对vj的投诉后，分别更新自己的AIL表，在对应的节点身份信息行，填写T-Reco＝T-Reco+1，更新节点vj的当前信誉度
(3)按照同样的处理方法，各SEM节点维护自己的AIL表。
(4)若节点vj的信誉度(t为系统确定值)时，将其State值设为“1”，表示节点vj的身份被撤销，其不再具有解密能力。
(5)各SEM节点的AIL表状态应该同步，若某一SEM节点决定撤销某节点的身份，应在网络内公布撤销决定，以便其它SEM节点及时更新自己的AIL表。
(6)若节点vj的身份被宣布无效，同时撤销vj对于其它节点的投诉，删除相关节点的被投诉记录，增加他们的信誉度值。
(7)若被撤销的节点重新介入网络运行，需重新申请公私钥，重新注册。

Claims (4)

1.一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，包括：
N个初始信誉度DoC为0的网络节点；
节点的投诉信息以广播的形式在全网发布；
若某个节点收到多个节点的投诉，则降低该节点的信誉度DoC，当信誉度低于某个值后，SEM将撤销其身份；
若某个节点被SEM判断为恶意节点，则撤销其对其他节点的投诉，并提高被投诉节点的信誉度；
被撤销身份的节点无权发起对其他节点的投诉。
2.根据权利要求1所述的一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，其特征在于：所述的SEM维护一个投诉信息表AIL，记录网络内的投诉信息，实时更新各网络节点的信誉度DoC。
3.根据权利要求2所述的一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，其特征在于：所述的投诉信息表AIL记录着节点受到的投诉信息，决定了SEM是否为用户签发解密信令。
4.根据权利要求3所述的一种基于仲裁的协作式密钥撤销方法，其特征在于：所述的投诉信息表AIL包括：
S-ID：AIL表的序号；
U-ID：受到投诉节点的身份信息；
A-ID：投诉节点的身份信息；
A-Time：受到投诉的时间；
A-Info：受到投诉的理由；
A-Reco：投诉记录，受到投诉后，“A-Reco”的值为1；
DoC：节点的信誉度，根据网络节点的数量，定义信誉度的最高值CMax，节点当前信誉度CCur＝CMax-∑A-Reco；
State：若节点当前信誉度CCur小于门限值，则“State”的值为“1”，表示受投诉的节点为恶意节点，撤销其身份，SEM不再为其签发解密信令。
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