CN106713236A - 一种基于cpk标识认证的端对端身份认证及加密方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，该方法包括：用户端和服务端都采用CPK标识认证技术，为每一个用户或网络设备提供一个用于用户身份认证及加密的CPK Key设备。服务端通过验证用户的CPK签名信息来完成用户的身份认证，用户身份认证通过后，用户端与服务端可进行静态会话密钥(随机数)的交换并完成认证加密通信；服务端可为身份认证通过的不同用户的用户端完成网络地址交换，用户端的不同用户可用自己的CPK Key设备来实现身份认证及加密通信。采用本发明的方法，可实现基于公网的端对端的身份认证及加密通信，且不需要第三方的CA认证中心，还可实现离线的、跨域的用户身份认证及加密。

Description

一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法
技术领域
本发明涉及网络信息安全领域，尤其涉及一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法。
背景技术
随着网络应用的的普及发展，网络信息安全的问题日益严重并威胁大众，而信息安全的把控核心在于认证和加密。目前全世界范围内主要存在两套认证体系，PKI公钥体系和CPK组合公钥体系。认证体系主要解决的问题是身份认证和密钥交换，身份认证解决身份真伪的鉴别，而密钥交换解决数据的安全传输。在PKI公钥体系中，采用CA认证中心负责管理用户的公钥证书，而用户的公私钥证书与用户标识并没有关系，每次认证都需要在线的CA认证中心的支持，无法实现离线的端对端的认证；PKI的认证容量比较低，认证过程需要消耗海量的网络资源，且其无法实现跨域的身份认证，其建设成本高，维护复杂。在CPK组合公钥体系中，利用椭圆曲线密码理论，构造了种子公、私钥矩阵，以微小的种子密钥(如48kb)产生出巨大的公私钥对数量(如10的48次方)，解决了密钥规模化管理和应用难题，可满足海量的认证需求；CPK技术中的密钥分散存储、静态调用的运行模式，可以实现无第三方和非在线认证，支持端对端的认证需求；其建设成本低，维护简单。
在互联网和移动互联网的快速发展下，PKI公钥体系已经无法满足新的需求，如移动应用端对端的认证及加密等，且当PKI中的CA认证中心一旦出现问题，整个认证系统将全面瘫痪。因此我们提出一种基于CPK组合公钥体系的身份认证及加密方法，其不需要第三方的CA中心、可实现离线的、跨域的、海量的基于公网的端对端的身份认证和密钥交换。
发明内容
为达到上述目的，本发明提供一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，采用如下技术方案：
一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：
服务端接收用户端发来的用服务端的CPK标识公钥加密的用户的CPK签名信息，用服务端的CPK标识私钥进行解密得到用户的CPK签名信息，采用CPK算法用用户私有标识和种子公钥计算出用户的CPK标识公钥来验证用户的CPK签名信息，将验证后的认证结果信息用用户的CPK标识公钥进行加密并返回给用户端；
用户身份认证通过后，用户端与服务端可进行会话密钥的交换，用户端与服务端基于该会话密钥进行认证加密通信；服务端可为身份认证通过的不同用户的用户端完成网络地址交换，用户端的不同用户可用自己的CPK Key设备(如用户A与用户B)进行身份认证及会话密钥交换，并基于该会话密钥实现用户端对用户端的认证加密通信。
所述服务端为支持CPK标识认证技术、能进行CPK标识白名单管理的服务设备或服务云端；服务端的功能包括但不限于：服务审计等可设置的功能。
所述用户端为支持CPK标识认证技术的软件或设备，用户端的每个用户都有一个基于用户私有标识的用户的CPK Key设备；在用户发起身份认证请求后，用户端先检测是否有用户的CPK Key设备插入，若检测到有用户的CPK Key设备插入，再对用户输入的CPK pin码做本地验证；CPK pin码验证通过后，用户端再发送用户的身份认证信息给服务端；若没有检测到用户的CPK Key设备或有用户的CPK Key设备但用户输入的CPK pin码错误，其显示相应的错误信息给用户。
所述用户的CPK Key设备在使用前需要用户设置CPK Key的pin码来激活CPKKey设备，在每次认证中都需要用户输入已设置的CPK Key的pin码做本地验证；用户的CPKKey的Pin码在一次认证中错误输入到达一定次数，用户的CPK Key设备会锁死，用户则需要去CPK Key设备的发证中心去解锁。
所述的用户端与服务端或用户端与用户端的身份认证及加密是端对端的身份认证及加密通信，且不需要认证中心。
所述的端对端的身份认证及加密通信可支持跨域的用户认证及加密通信，即不同域的用户端(或服务端)互为协议，并存放需要通信的域的CPK种子公钥矩阵，可实现不同域的用户端之间的相互认证及加密通信。
所述的会话密钥为随机数(临时产生，每次随机)，该随机数可由通信双方的任意一端产生；通过用用户私有标识和种子公钥在本地计算出对话端的用户的CPK标识公钥，并用对话端用户的CPK标识公钥对会话密钥进行加密来实现密钥的交换；会话密钥可定时更换(更换时间可自行定义)，从而实现了一话一密安全可信的通信。
所述的端对端的身份认证及加密都是基于互联网或移动网络连接的通信。
附图说明
图1为本发明基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密通信的流程图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合实施例中的附图，对本发明进一步详细说明。
参照图1所示，本实施例中的用户端与服务端或用户端与用户端都是通过互联网或移动网络相连。用户端的每个用户和服务端的服务设备都有一把基于自己私有标识的CPKKey设备。用户在网络终端(电脑、PDA以及智能终端等)上打开用户端软件，插入用户的CPK Key设备，输入用户的CPK Key设备的Pin码，发起身份认证请求，具体的身份认证及加密通信还包括以下步骤：
步骤101：当用户通过用户端向服务端发起身份认证请求后，用户端先检测是否有用户的CPK Key设备插入，若检测到有用户的CPK Key设备插入，再对用户输入的CPK pin码做本地验证；CPK pin码验证通过后，用户端再将用服务端的CPK标识公钥加密的用户的CPK签名信息发送给服务端；若没有检测到用户的CPK Key设备或有用户的CPK Key设备但用户输入的CPK pin码错误，其显示相应的错误信息给用户；
步骤102：服务端用自己的CPK标识私钥解密得到用户的CPK签名信息，读取CPK签名信息中的用户私有标识，先验证用户私有标识是否在服务端的CPK标识白名单中，若验证失败，则返回用用户的CPK标识公钥加密的认证失败信息；若验证通过，则利用CPK算法，用用户私有标识和种子公钥计算出用户的CPK标识公钥，用用户的CPK标识公钥验证用户的CPK签名信息，若CPK签名信息验证通过，则返回用用户的CPK标识公钥加密的认证通过信息，若验证失败，则返回用用户的CPK标识公钥加密的认证失败信息；
步骤103：用户身份认证通过后，用户端(或服务端)产生会话密钥，并用对话端的CPK标识公钥对会话密钥进行加密来实现会话密钥的交换；
步骤104：用户端与服务端采用步骤103中的会话密钥来完成彼此间端对端的认证加密通信；
步骤105：服务端可为接入其下身份认证通过的不同用户的用户端完成网络地址交换，如服务端为用户A与用户B的用户端完成网络地址交换，用户A和用户B的用户端可用各自的CPK Key设备进行双方的身份认证和会话密钥交换；
步骤106：用户A和用户B采用步骤105中的会话密钥来完成彼此间端对端的认证加密通信。
上述步骤中的会话密钥是随机数(临时产生，每次随机)，该随机数可由通信双方的任意一端产生；通过用用户私有标识和种子公钥在本地计算出对话端的用户的CPK标识公钥，并用对话端用户的CPK标识公钥对其进行加密来实现会话密钥的交换；会话密钥可定时更换(更换时间可自行定义，如毫秒到秒级不等)，从而可实现一话一密安全可信的通信。
本发明中的服务端为支持CPK标识认证技术、能进行CPK标识白名单管理的服务设备或服务云端；服务端为具有特定功能的用户端，服务端的功能包括但不限于：服务审计等可设置的功能。
本发明中的用户端为支持CPK标识认证技术的软件或设备，用户端的每个用户都有一个基于用户私有标识的用户的CPK Key设备。
本发明中的CPK Key设备为支持CPK标识认证技术的、能代表用户身份标识的设备，里面存有用用户私有标识生成的用户的CPK标识公私钥对中的用户的CPK标识私钥；CPK Key设备就相当于用户接入网络的身份证，每一个CPK Key设备都具有唯一性。用户的CPK Key设备在使用前需要用户设置CPK Key的pin码来激活CPK Key设备，在用户每次身份认证中都需要用户输入已设置的CPK Key的pin码做本地验证；用户的CPK Key的Pin码在一次认证中错误输入到达一定次数，用户的CPK Key设备会锁死，用户则需要去CPK Key设备的发证中心去解锁；所述的用户包括但不限于：个人用户、网络设备用户等。
本发明提出的此种方法可适用于基于互联网或移动网络的端对端的用户身份认证及加密通信，且不需要认证中心，如第三方的CA认证中心；此种端对端的身份认证及加密还可支持跨域的用户认证及加密通信，即不同域的用户端(或服务端)互为协议，彼此协商定义相同的通信协议，并存放需要通信的其他域的CPK种子公钥矩阵，从而实现了不同域的用户端之间的用户身份认证及加密通信。
由于本发明技术的应用和实施十分广泛，只要是需要身份认证及加密的网络系统都可以采用此方法实现用户的身份认证及加密通信。以上所述，仅为本发明的优选实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：
服务端接收用户端发来的用服务端的CPK标识公钥加密的用户的CPK签名信息，用服务端的CPK标识私钥进行解密得到用户的CPK签名信息，采用CPK算法用用户私有标识和种子公钥计算出用户的CPK标识公钥来验证用户的CPK签名信息，将验证后的认证结果信息用用户的CPK标识公钥进行加密并返回给用户端；
用户身份认证通过后，用户端与服务端可进行会话密钥的交换，用户端与服务端基于该会话密钥进行认证加密通信；服务端可为身份认证通过的不同用户的用户端完成网络地址交换，用户端的不同用户可用自己的CPK Key设备(如用户A与用户B)进行身份认证及会话密钥交换，并基于该会话密钥实现用户端对用户端的认证加密通信。
2.如权利要求1所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：上述中的CPK，就是组合公钥体制(Combined Public Key Cryptosystem，简称CPK)，是在椭圆曲线密码(ECC算法)上，由组合矩阵和分割密钥序列构成，是一种先进的标识认证体制。
3.如权利要求1所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述服务端为支持CPK标识认证技术、能进行CPK标识白名单管理的服务设备或服务云端；服务端的功能包括但不限于：服务审计等可设置的功能。
4.如权利要求1所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述用户端为支持CPK标识认证技术的软件或设备，用户端的每个用户都有一个基于用户私有标识的用户的CPK Key设备；在用户发起身份认证请求后，用户端先检测是否有用户的CPK Key设备插入，若检测到有用户的CPK Key设备插入，再对用户输入的CPK pin码做本地验证；CPK pin码验证通过后，用户端再发送用户的身份认证信息给服务端；若没有检测到用户的CPK Key设备或有用户的CPK Key设备但用户输入的CPK pin码错误，其显示相应的错误信息给用户。
5.如权利要求1或4所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述用户的CPK Key设备在使用前需要用户设置CPK Key的pin码来激活CPK Key设备，在每次认证中都需要用户输入已设置的CPK Key的pin码做本地验证；用户的CPK Key的Pin码在一次认证中错误输入到达一定次数，用户的CPK Key设备会锁死，用户则需要去CPK Key设备的发证中心去解锁。
6.如权利要求1所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述的用户端与服务端或用户端与用户端的身份认证及加密是端对端的身份认证及加密通信，且不需要认证中心。
7.如权利要求6所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述的端对端的身份认证及加密通信可支持跨域的用户认证及加密通信，即不同域的用户端(或服务端)互为协议，并存放需要通信的域的CPK种子公钥矩阵，可实现不同域的用户端之间的相互认证及加密通信。
8.如权利要求1所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述的会话密钥为随机数(临时产生，每次随机)，该随机数可由通信双方的任意一端产生；通过用用户私有标识和种子公钥在本地计算出对话端的用户的CPK标识公钥，并用对话端用户的CPK标识公钥对会话密钥进行加密来实现密钥的交换；会话密钥可定时更换(更换时间可自行定义)，从而实现了一话一密安全可信的通信。
9.如权利要求6所述的一种基于CPK标识认证的端对端身份认证及加密方法，其特征在于：所述的端对端的身份认证及加密都是基于互联网或移动网络连接的通信。
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