CN110995434A - 一种基于ibc算法和对称算法的卫星终端加密通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,用于对卫星终端A和卫星终端B之间的语音通信进行加解密,所述加密通信方法为:将卫星终端A和卫星终端B在语音通信的加解密过程中使用IBC算法进行协商密钥,并把协商密钥作为对称算法的对称密钥来加解密语音数据;其中,卫星终端A和卫星终端B在加解密过程中使用到IBC算法、对称算法以及相关密钥储存在各自设备的TF卡加解密模块中。本发明在正常的语音通信业务的基础上,使用IBC算法和对称算法以及专用TF卡加解密模块相结合的安全加密技术,对卫星终端之间语音数据进行加密保护,确保了语音数据的安全性;同时具备算法强度的优越性、算法密钥的安全性和身份认证的便捷性。

Description

一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法
技术领域
本发明涉及通信安全技术领域,尤其是一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法。
背景技术
随着科技发展进步,卫星通信已经成为信息传输和通信的主力军,已经与人们的日常生活密不可分。卫星通信的重要性不仅体现在普通通信传输中,还对军事国防、生产安全及经济发展有着深刻影响。因此,卫星通信的安全问题不容忽视。
目前一般都会采用数字证书方式实现,即使用认证机构的密钥来保护数据。数字证书是一个经证书授权中心数字签名的包含公开密钥拥有者信息以及公开密钥的文件。
上述采用数字证书方式进行数据加密传输过程中,需要依赖第三方证书机构发放数字证书,由于很多情况下设备无法跟第三方证书机构保持网络连接,因此在很多场景下无法实现验证,从而无法保证通信安全。
IBC(Identity-Based Cryptograph)即基于标识的密码技术,IBC是基于传统的PKI(公钥密码基础设施)基础上发展而来,主要简化在具体安全应用在大量数字证书的交换问题,使安全应用更加易于部署和使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对上述现有技术存在的问题,提供一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,提高通信加密的安全性和运行效率。
本发明采用的技术方案为:一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,用于对卫星终端A和卫星终端B之间的语音通信进行加解密,所述加密通信方法为:将卫星终端A和卫星终端B在语音通信的加解密过程中使用IBC算法进行协商密钥,并把协商密钥作为对称算法的对称密钥来加解密语音数据;其中,卫星终端A和卫星终端B在加解密过程中使用到IBC算法、对称算法以及相关密钥储存在各自设备的TF卡加解密模块中。
其中,所述相关密钥包括:IBC算法的系统加密主公钥、用户加密私钥和身份标识,以及对称算法的对称密钥。
进一步,所述加密通信方法包括如下步骤:
S1、密钥生成中心KGC基于系统参数、卫星终端A的身份标识IDA、以及卫星终端B的身份标识IDB生成系统加密主私钥Psk、系统加密主公钥Puk、以及卫星终端A和卫星终端B的用户加密私钥deA和deB;其中,Puk公开,Psk由KGC秘密保存,用户加密私钥deA和deB分别由卫星终端A和卫星终端B各自保存;
S2、卫星终端A向卫星终端B呼叫加密通话,卫星终端B振铃后摘机,卫星终端A和B间建立语音通信信道;
S3、卫星终端A通过TF卡加解密模块产生随机数KA,并用步骤S1中所述Puk和IDB使用IBC算法加密得到RA;卫星终端B将接收到的IDA发送给TF卡加解密模块,通过TF卡加解密模块产生随机数KB,并用步骤S1中所述Puk和IDA加密得到RB;
S4、卫星终端A将RA,卫星终端B将RB,通过语音通信信道分别发送给对方;
S5、卫星终端A将收到的RB用步骤S1中所述deA和IDA解密得到KB,卫星终端B将收到的RA用步骤S1中所述deB和IDB解密得到KA;
S6、卫星终端A和B分别用IDA、IDB、KA和KB进行密钥扩展,得到工作密钥WK,然后用WK作为对称加密算法的对称密钥来加解密所发送和接收的语音数据。
进一步,步骤S1的方法为:密钥生成中心KGC通过随机数产生器产生系统加密主私钥Psk,Psk结合系统参数产生系统加密主公钥Puk,Psk结合卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB产生卫星终端A和卫星终端B各自的用户加密私钥deA和deB。
进一步,所述卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB分别为各自的电话号码。
作为优选,采用的IBC算法为SM9算法,采用的对称算法为SM4算法。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明在正常的语音通信业务的基础上,使用IBC算法和对称算法以及专用TF卡加解密模块相结合的安全加密技术,对卫星终端之间语音数据进行加密保护,确保了语音数据的安全性;同时具备算法强度的优越性、算法密钥的安全性和身份认证的便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法的流程框图。
具体实施方式
在详细说明本发明的技术方案之前,先简要介绍本发明涉及的一些基本概念。
SM9标识密码算法是由国密局发布的一种IBC算法,包括密钥部分和算法部分。SM9算法的密钥由密钥生成中心KGC产生,包括密钥生成中心KGC的主密钥对和用户加密私钥,主密钥对分为签名主密钥对和加密主密钥对。SM9算法的算法部分包括签名验签、密钥封装解封、加密解密和密钥交换四大部分,本专利主要设计其加密解解密的部分。
SM4算法从加密机制上属于对称加密算法,即加密过程和解密过程采用相同的密钥,相较于非对称算法而言,其加密速度非常快,能满足语音通信加解密的要求。
在传统的加密通信中,一般采用SM2公钥算法和SM4对称算法相结合的思路,SM2主要用于身份认证,但由于SM2的计算速度无法满足语音加密的速度要求,故通常采用基于SM2算法协商出用于SM4算法的对称密钥。由此,本发明改进传统加密通信中采用SM2算法结合SM4算法的方式,采用了SM9算法结合SM4算法的方式,即在本发明中采用的IBC算法为SM9算法,采用的对称算法为SM4算法,SM9算法具备算法强度的优越性和身份认证的便捷性的同时又不需要进行SM2算法繁琐的证书管理,SM4算法具有加解密速度快的优点。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明实施例提供的一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,用于对卫星终端A和卫星终端B之间的语音通信进行加解密,所述加密通信方法为:将卫星终端A和卫星终端B在语音通信的加解密过程中使用IBC算法进行协商密钥,并把协商密钥作为对称算法的对称密钥来加解密语音数据;其中,卫星终端A和卫星终端B在加解密过程中使用到IBC算法、对称算法以及相关密钥储存在各自设备的TF卡加解密模块中。所述相关密钥包括:IBC算法(即本实施例采用的SM9算法)的系统加密主公钥、用户加密私钥和身份标识,以及对称算法(即本实施例采用的SM4算法)的对称密钥。
设置卫星终端A为呼叫方,卫星终端B为接听方,所述卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB分别为各自的电话号码,则所述加密通信方法包括如下子步骤:
S1、密钥生成中心KGC基于系统参数、卫星终端A的身份标识IDA、以及卫星终端B的身份标识IDB生成系统加密主私钥Psk、系统加密主公钥Puk、以及卫星终端A和卫星终端B的用户加密私钥deA和deB;
具体地,密钥生成中心KGC通过随机数产生器产生系统加密主私钥Psk,Psk结合系统参数产生系统加密主公钥Puk,Psk结合卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB产生卫星终端A和卫星终端B各自的用户加密私钥deA和deB;
其中,Puk公开,Psk由KGC秘密保存,用户加密私钥deA和deB分别由卫星终端A和卫星终端B各自保存。
S2、卫星终端A向卫星终端B呼叫加密通话,卫星终端B振铃后摘机,卫星终端A和B间建立语音通信信道;
S3、卫星终端A通过TF卡加解密模块产生随机数KA,并用步骤S1中所述Puk和IDB使用SM9算法加密得到RA;卫星终端B将接收到的IDA发送给TF卡加解密模块,通过TF卡加解密模块产生随机数KB,并用步骤S1中所述Puk和IDA使用SM9算法加密得到RB;
S4、卫星终端A将RA,卫星终端B将RB,通过语音通信信道分别发送给对方;
S5、卫星终端A将收到的RB用步骤S1中所述deA和IDA使用SM9算法解密得到KB,卫星终端B将收到的RA用步骤S1中所述deB和IDB使用SM9算法解密得到KA;
S6、卫星终端A和B分别用IDA、IDB、KA和KB进行密钥扩展,得到工作密钥WK,然后用WK作为对称加密算法的对称密钥来加解密所发送和接收的语音数据。
需要说明的是,本发明实施例仅例举了卫星终端A向卫星终端B语音通信的单向流程。然而,在实际情况中,语音通信往往是双向的,根据本发明的技术方案,本领域的技术人员应当能够毫无疑义地认识到:当使用卫星终端B向卫星终端A发起语音通信时,则终端B为呼叫方,终端A为接听方。数据处理及传输过程依此类推。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,用于对卫星终端A和卫星终端B之间的语音通信进行加解密,其特征在于,所述加密通信方法为:将卫星终端A和卫星终端B在语音通信的加解密过程中使用IBC算法进行协商密钥,并把协商密钥作为对称算法的对称密钥来加解密语音数据;其中,卫星终端A和卫星终端B在加解密过程中使用到的IBC算法、对称算法以及相关密钥储存在各自设备的TF卡加解密模块中。
2.根据权利要求1所述的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,其特征在于,所述相关密钥包括:IBC算法的系统加密主公钥、用户加密私钥和身份标识,以及对称算法的对称密钥。
3.根据权利要求1所述的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,其特征在于,所述加密通信方法包括如下步骤:
S1、密钥生成中心KGC基于系统参数、卫星终端A的身份标识IDA、以及卫星终端B的身份标识IDB生成系统加密主私钥Psk、系统加密主公钥Puk、以及卫星终端A和卫星终端B的用户加密私钥deA和deB;其中,Puk公开,Psk由KGC秘密保存,用户加密私钥deA和deB分别由卫星终端A和卫星终端B各自保存;
S2、卫星终端A向卫星终端B呼叫加密通话,卫星终端B振铃后摘机,卫星终端A和B间建立语音通信信道;
S3、卫星终端A通过TF卡加解密模块产生随机数KA,并用步骤S1中所述Puk和IDB使用IBC算法加密得到RA;卫星终端B将接收到的IDA发送给TF卡加解密模块,通过TF卡加解密模块产生随机数KB,并用步骤S1中所述Puk和IDA加密得到RB;
S4、卫星终端A将RA,卫星终端B将RB,通过语音通信信道分别发送给对方;
S5、卫星终端A将收到的RB用步骤S1中所述deA和IDA解密得到KB,卫星终端B将收到的RA用步骤S1中所述deB和IDB解密得到KA;
S6、卫星终端A和B分别用IDA、IDB、KA和KB进行密钥扩展,得到工作密钥WK,然后用WK作为对称加密算法的对称密钥来加解密所发送和接收的语音数据。
4.根据权利要求3所述的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,其特征在于,步骤S1的方法为:密钥生成中心KGC通过随机数产生器产生系统加密主私钥Psk,Psk结合系统参数产生系统加密主公钥Puk,Psk结合卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB产生卫星终端A和卫星终端B各自的用户加密私钥deA和deB。
5.根据权利要求3所述的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,其特征在于,所述卫星终端A和卫星终端B的身份标识IDA和IDB分别为各自的电话号码。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于IBC算法和对称算法的卫星终端加密通信方法,其特征在于,采用的IBC算法为SM9算法,采用的对称算法为SM4算法。
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