CN116155598A - 多服务器架构下的认证方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多服务器架构下的认证方法及系统，用户向注册服务器注册就可获得注册服务器为用户生成的临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，在客户端输入TID_U即可计算得到认证用户身份信息γ₀，客户端将包含γ₀的集合M₀发送给该应用服务器，该应用服务器会生成相关认证信息，并将该认证信息与M₀发送给注册服务器，由注册服务器完成该用户与应用服务器的身份认证，用户及应用服务器的认证均在注册服务器完成，每个应用服务器均无需存储关于用户的任何信息，减少了应用服务器的资源负担，并且用户只需向注册服务器注册获得临时身份标识即可完成认证与密钥交换，无需向多服务器架构下的每个应用服务器进行注册，节省了时间成本。

Description

多服务器架构下的认证方法及系统

技术领域

本申请涉及互联网技术领域，更具体地说，涉及一种多服务器架构下的认证方法及系统。

背景技术

随着互联网服务和电子商务技术的发展，确保服务器和用户之间的安全认证具有重要的意义，互联网用户之间的认证与密钥交换方案需要能够实现真实身份识别和会话密钥协商的双重安全目标。

目前的认证与密钥交换方案往往是针对单个服务器来设计的，当用户需要请求服务时，预先向请求服务的服务器输入身份标识及口令等信息进行注册，并向服务器提供注册时输入的身份标识和口令等信息就可以认证身份并得到服务器的服务，但由于互联网的飞速发展，目前的互联网环境中存在着大量的服务器，用户需要与这些服务器进行通信时，会预先向这些服务器输入身份标识以及口令等信息进行注册，那么每个服务器都需要存储每个用户注册时输入的身份标识以及口令等信息以便完成认证与密钥交换，这会造成极大的资源负担。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种多服务器架构下的认证方法及系统，用于解决现有多服务器架构下的认证方式，每个服务器都需要存储每个用户注册时输入的身份标识以及口令等信息以便完成认证，这会造成极大的资源负担。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种多服务器架构下的认证方法，应用于客户端，方法包括：

获取用户输入的临时身份标识TID_U及所述用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S，所述TID_U为所述用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀；

基于所述s₀及所述e₀采用所述MLWE问题计算公钥b₀；

基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合计算认证用户身份信息γ₀；

发送集合M₀给所述应用服务器，以便所述应用服务器生成相关认证信息并将所述认证信息及所述M₀发送给所述注册服务器，由所述注册服务器认证所述用户和所述应用服务器的身份，所述M₀包括所述TID_U、所述ID_S、所述b₀及所述γ₀；

接收所述应用服务器发送的集合M₁，所述M₁包括加密后集合Mes₁，所述Mes₁为所述应用服务器对所述注册服务器认证所述用户的身份及所述应用服务器的身份后发送的加密后集合进行解密后得到的集合中包含的加密后集合；

采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀，

基于所述N₀确认所述应用服务器的身份认证是否通过，其中，若所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息，则确认所述应用服务器的身份认证通过。

一种多服务器架构下的认证方法，应用于应用服务器，方法包括：

接收客户端发送的集合M₀，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

当所述ID_S为自身的身份标识时，使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，基于公钥P_T、所述s₁及所述e₁采用所述MLWE问题计算公钥w，所述P_T为预先存储的向所述注册服务器注册时所述注册服务器采用所述MLWE问题计算的公钥；

利用预设的错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁；

基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀；

采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀，所述N₁包括所述Auth₀及所述c₁；

发送集合M₂给所述注册服务器，所述M₂包括所述M₀、所述Mes₀及P_S，所述P_S为预先采用所述MLWE问题生成的公钥；

当接收到所述注册服务器发送的加密后集合Mes₂时，采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂，所述N₂包括加密后集合Mes₁；

判断所述N₂是否还包括代表所述用户身份认证通过的信息；

若是，则表征所述用户的身份认证通过，发送集合M₁给所述客户端，所述M₁包括所述Mes₁。

一种多服务器架构下的认证方法，应用于注册服务器，方法包括：

接收应用服务器发送的集合M₂，所述M₂包括集合M₀、加密后集合Mes₀及公钥P_S，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户注册时为所述用户生成的标识；

采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁，所述N₁包括认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁；

基于所述P_S及私钥s_T采用MLWE问题计算公钥w′，利用预设的错误协调机制对所述w′及所述c₁进行协调，得到中间秘密k_T1，所述s_T为预先使用预设的取样算法从所述MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥；

基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，所述P_T为预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥；

若所述Auth₀′与所述Auth₀相等，基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′；

若所述γ₀′与所述γ₀相等，采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁，所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息；

采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂，所述N₂包括代表所述用户身份认证通过的信息及所述Mes₁；

发送所述Mes₂给所述应用服务器。

一种多服务器架构下的认证系统，包括：客户端、应用服务器及注册服务器，所述客户端、所述应用服务器及所述注册服务器分别实现前述多服务器架构下的认证方法中的相关步骤。

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的多服务器架构下的认证与密钥交换方法，用户只需要向注册服务器注册就可获得注册服务器为用户生成的临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，只需要在客户端输入TID_U即可计算得到认证用户身份信息γ₀，客户端将包含γ₀的集合M₀发送给该应用服务器，该应用服务器会生成相关认证信息，并将该认证信息与M₀发送给注册服务器，由注册服务器完成该用户与应用服务器的身份认证，用户及应用服务器的认证均在注册服务器完成，每个应用服务器均无需存储关于用户的任何信息，减少了应用服务器的资源负担，并且用户只需向注册服务器注册获得临时身份标识即可完成认证与密钥交换，无需向多服务器架构下的每个应用服务器进行注册，节省了时间成本。

进一步地，由于客户端、应用服务器及注册服务器所使用的私钥以及公钥均是基于MLWE问题来获取的，使得目前的量子算法无法通过客户端、应用服务器及注册服务器所使用的公钥恢复出客户端、应用服务器及注册服务器所使用的私钥，使得多服务器架构下的认证与密钥交换过程中能够抵抗量子计算机的攻击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种多服务器架构下的认证方法流程图；

图2为本申请实施例公开的另一种多服务器架构下的认证方法流程图；

图3为本申请实施例公开的又一种多服务器架构下的认证方法流程图；

图4为本申请实施例公开的一种多服务器架构下的认证具体过程示意图；

图5为本申请实施例公开的一种多服务器架构下的认证装置结构示意图；

图6为本申请实施例公开的另一种多服务器架构下的认证装置结构示意图；

图7为本申请实施例公开的又一种多服务器架构下的认证装置结构示意图；

图8为本申请实施例公开的一种多服务器架构下的认证设备的硬件结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于对本申请提供给的多服务器架构下的认证方法进行描述，首先介绍本文将涉及到一些符号以及MLWE问题的定义。

在公式H(m||n)中，H()为哈希函数，“H(m||n)”表示对m及n进行哈希运算，对于m←M，若M为函数，“m←M”表示将函数M的输出值赋值给m，若M为多项式环或多项式环上的分布，则“m←M”表示从M中取样得到m，M^T表示M的转置。

MLWE问题的定义：多项式环

Z_q[x]为模数为q的多项式，f(x)为不可约多项式xⁿ+1，n为向量的维数，x为多项式的变量，随机选取多项式矩阵/>

密钥

噪声/>

为/>

上的高斯分布，计算公钥/>

判定型MLWE困难问题可看作区分以下两个分布：

分布(A，B)，其中，随机选取多项式矩阵

分布(A，B)，其中，随机选取多项式矩阵

取样/>

B＝As+e；

搜索性MLWE问题为给定分布(A，B)，从中求解出s。

本申请实施例提供了一种多服务器架构下的认证方案，接下来通过附图1从客户端的角度对本申请的多服务器架构下方法进行说明，如图1所示，该方法可以包括：

步骤S100、获取用户输入的临时身份标识TID_U及所述用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S。

其中，所述TID_U为所述用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识。

具体的，应用服务器为多服务器架构下的为用户提供服务的服务器，注册服务器为预设的一台可信的服务器，为用户及多服务器架构下的多台应用服务器提供注册及认证功能，用户向注册服务器注册时由注册服务器为用户生成临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，只需要在客户端输入TID_U，本申请实施例会获取用户输入的TID_U，并获取该用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S。

步骤S110、使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀。

具体的，本申请实施例考虑到敌手无法恢复出从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥及噪声，所以使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀，以便基于得到私钥s₀及噪声e₀来计算公钥。

步骤S120、基于所述s₀及所述e₀采用所述MLWE问题计算公钥b₀。

具体的，可以基于上述生成的私钥s₀及噪声e₀通过采用MLWE问题中的计算方法来计算公钥b₀，计算公钥时引入噪声e₀的目的是为了提高安全性，噪声对于MLWE问题在量子计算模型下的困难性有关键作用，敌手无法通过公钥b₀恢复出私钥s₀。

步骤S130、基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合计算认证用户身份信息γ₀。

具体的，本申请实施例发现，若要完成注册服务器对用户身份的认证，需要计算认证用户身份的信息，以便注册服务器根据相关信息同样计算出用于认证用户身份的信息，并与客户端计算的认证用户身份的信息相比较，若相等，则说明用户身份认证通过，所以本申请实施例基于用户输入的临时身份标识TID_U、采用MLWE问题计算得到的公钥b₀以及预设的第一参数集合来计算认证用户身份信息γ₀，基于临时身份标识TID_U来生成认证用户身份信息γ₀可以提高认证用户身份信息γ₀的完整性，由于公钥b₀是采用MLWE问题生成的，所以基于公钥b₀来生成认证用户身份信息γ₀，以便能够抵抗量子计算机的攻击，除此之外，认证用户身份信息γ₀还基于预设的第一参数集合生成，第一参数集合中可以包括只有用户以及注册服务器知晓的参数，从而使得注册服务器可以认证用户的身份，第一参数集合中还可以包括其他的参数，从而提高生成的认证用户身份信息γ₀的安全性及完整性。

步骤S140、发送集合M₀给所述应用服务器，以便所述应用服务器生成相关认证信息并将所述认证信息及所述M₀发送给所述注册服务器，由所述注册服务器认证所述用户和所述应用服务器的身份。

其中，所述M₀包括所述TID_U、所述ID_S、所述b₀及所述γ₀。

具体的，将包含临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀的集合M₀发送给应用服务器，由应用服务器将集合M₀转发给注册服务器，由注册服务器来基于集合M₀中包含的上述信息来认证用户的身份。

步骤S150、接收所述应用服务器发送的集合M₁。

其中，所述M₁包括加密后集合Mes₁，所述Mes₁为所述应用服务器对所述注册服务器认证所述用户的身份及所述应用服务器的身份后发送的加密后集合进行解密后得到的集合中包含的加密后集合。

具体的，注册服务器认证用户的身份及应用服务器的身份后会发送加密后集合给应用服务器，应用服务器对加密后集合进行解密后得到加密后集合Mes₁，当应用服务器对加密后集合进行解密后还得到代表用户身份认证通过的信息时，则发送包括加密后集合Mes₁的集合M₁给客户端。

步骤S160、采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀。

步骤S170、基于所述N₀确认所述应用服务器的身份认证是否通过。

其中，若所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息，则确认所述应用服务器的身份认证通过。

具体的，加密后集合Mes₁为注册服务器采用预设的加密算法进行加密后得到的集合，所以需要采用预设的解密算法对所述Mes₁进行解密，得到集合N₀，其中，该解密算法与注册服务器使用的加密算法相对应，当所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息时，表征所述应用服务器的身份认证通过。

本申请实施例中，用户只需要向注册服务器注册就可获得注册服务器为用户生成的临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，只需要在客户端输入TID_U即可计算得到认证用户身份信息γ₀，客户端将包含γ₀的集合M₀发送给该应用服务器，该应用服务器会生成相关认证信息，并将该认证信息与M₀发送给注册服务器，由注册服务器完成该用户与应用服务器的身份认证，用户及应用服务器的认证均在注册服务器完成，用户只需向注册服务器注册获得临时身份标识即可完成认证与密钥交换，无需向多服务器架构下的每个应用服务器进行注册，节省了时间成本。

进一步地，由于客户端所使用的私钥以及公钥均是基于MLWE问题来获取的，使得目前的量子算法无法通过客户端所使用的公钥恢复出客户端所使用的私钥，使得多服务器架构下的认证与密钥交换过程中能够抵抗量子计算机的攻击。

可选的，当确认所述应用服务器的身份认证通过之后，即可计算与应用服务器的共享密钥sk_U，以便后续使用共享密钥sk_U与应用服务器之间进行通信。

本申请实施例提供了一种多服务器架构下的认证方案，接下来通过附图2从应用服务器的角度对本申请的多服务器架构下方法进行说明，如图2所示，该方法可以包括：

步骤S200、接收客户端发送的集合M₀。

其中，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识。

步骤S210、当所述ID_S为自身的身份标识时，使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，基于公钥P_T、所述s₁及所述e₁采用所述MLWE问题计算公钥w。

其中，所述P_T为预先存储的向所述注册服务器注册时所述注册服务器采用所述MLWE问题计算的公钥。

具体的，当接收到的集合M₀中包含的应用服务器身份标识ID_S为自身身份标识时，代表需要为用户提供服务，在为用户提供服务的前提是用户身份认证通过及应用服务器身份认证通过，为了注册服务器认证应用服务器的身份，需要生成用于认证应用服务器身份的信息，可以首先获取相关私钥和噪声，以便基于获取的私钥和噪声计算用于认证应用服务器身份的信息，考虑到敌手无法恢复出从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥及噪声，所以使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，并基于公钥P_T、私钥s₁及噪声e₁采用所述MLWE问题计算公钥w，公钥w可用来计算中间秘密以及信号值。

步骤S220、利用预设的错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁。

具体的，利用错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁，基于中间秘密k_S1进行用于认证应用服务器身份的信息的计算，这样可使得注册服务器同样使用该错误协调机制来恢复出与中间秘密k_S1一致的中间秘密，保证两者之间的正常通信。

步骤S230、基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀。

具体的，由于中间秘密k_S1为利用预设的错误协调机制对采用MLWE问题生成的公钥w进行协调得到的中间秘密，敌手无法恢复出与中间秘密k_S1一致的中间秘密，所以可以基于k_S1生成认证应用服务器身份信息Auth₀，由于P_T为预先存储的向注册服务器注册时注册服务器采用MLWE问题计算的公钥，只有应用服务器以及注册服务器知晓，所以可以基于P_T生成认证应用服务器身份信息Auth₀，除此之外，Auth₀还基于预设的第二参数集合生成，第二参数集合中可以包括一些其他的参数，从而提高生成的Auth₀的安全性及完整性。

步骤S240、采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀。

其中，所述N₁包括所述Auth₀及所述c₁。

具体的，集合N₁包括认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁是为了注册服务器通过认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁来认证应用服务器的身份，采用预设的加密算法对集合N₁进行加密是为了进一步地提高认证过程中的安全性，只有注册服务器才知晓该加密算法对应的解密算法，即只有注册服务器才能采用解密算法对加密后集合Mes₀进行解密得到集合N₁。

步骤S250、发送集合M₂给所述注册服务器。

其中，所述M₂包括所述M₀、所述Mes₀及P_S，所述P_S为预先采用所述MLWE问题生成的公钥。

具体的，发送包括集合M₀、加密后集合Mes₀及公钥P_S的集合M₂给所述注册服务器，是为了注册服务器通过集合M₀来认证用户身份，公钥P_S可以使得注册服务器能够恢复出和中间秘密k_S1一致的中间秘密，再通过加密后集合Mes₀来认证应用服务器身份。

步骤S260、当接收到所述注册服务器发送的加密后集合Mes₂时，采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂。

其中，所述N₂包括加密后集合Mes₁。

具体的，接收到的注册服务器发送的加密后集合Mes₂为注册服务器采用预设的加密算法进行加密后得到的集合，所以需要采用预设的解密算法对加密后集合Mes₂进行解密，其中，该解密算法与注册服务器使用的加密算法相对应。

步骤S270、判断所述N₂是否还包括代表所述用户身份认证通过的信息。

若是，则表征所述用户的身份认证通过，执行下述步骤S280。

步骤S280、发送集合M₁给所述客户端。

其中，所述M₁包括所述Mes₁。

具体的，当集合N₂还包括代表所述用户身份认证通过的信息时，表征用户的身份认证通过，此时可以将包含加密后集合Mes₁的集合M₁发送给客户端，以便客户端判定应用服务器身份认证是否通过。

可选的，在上述步骤S280发送集合M₁给所述客户端之后，即可计算与客户端的共享密钥sk_S1，以便后续使用共享密钥sk_S1与客户端之间进行通信。

本申请实施例中，用户只需要向注册服务器注册就可获得注册服务器为用户生成的临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，客户端将包含用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀的集合M₀发送给应用服务器，应用服务器会生成相关认证信息，并将该认证信息与M₀发送给注册服务器，由注册服务器完成该用户与应用服务器的身份认证，用户及应用服务器的认证均在注册服务器完成，每个应用服务器均无需存储关于用户的任何信息，减少了应用服务器的资源负担。

进一步地，由于应用服务器所使用的私钥以及公钥均是基于MLWE问题来获取的，使得目前的量子算法无法通过应用服务器所使用的公钥恢复出应用服务器所使用的私钥，使得多服务器架构下的认证与密钥交换过程中能够抵抗量子计算机的攻击。

本申请实施例提供了一种多服务器架构下的认证方案，接下来通过附图3从注册服务器的角度对本申请的多服务器架构下方法进行说明，如图3所示，该方法可以包括：

步骤S300、接收应用服务器发送的集合M₂。

其中，所述M₂包括集合M₀、加密后集合Mes₀及公钥P_S，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户注册时为所述用户生成的标识。

步骤S310、采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁。

其中，所述N₁包括认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁。

具体的，加密后集合Mes₀为应用服务器采用预设的加密算法进行加密后得到的集合，所以需要采用预设的解密算法对Mes₀进行解密，其中，该解密算法与应用服务器使用的加密算法相对应。

步骤S320、基于所述P_S及私钥s_T采用MLWE问题计算公钥w′，利用预设的错误协调机制对所述w′及所述c₁进行协调，得到中间秘密k_T1。

其中，所述s_T为预先使用预设的取样算法从所述MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥。

具体的，若要认证应用服务器的身份，需要计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，通过比较Auth₀′与Auth₀来认证应用服务器的身份，由于Auth₀是基于中间秘密k_S1生成的，所以首先需要计算中间秘密k_T1，可以基于接收到的P_S以及自身生成的私钥s_T来计算公钥w′，再利用预设的错误协调机制对w′及信号值c₁协调，即可得到中间秘密k_T1，由于错误协调机制的参与，可以使注册服务器计算得到的中间秘密k_T1与k_S1相同，其中，这里的错误协调机制与应用服务器所使用的错误协调机制一致。

步骤S330、基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′。

其中，所述P_T为预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥。

具体的，由于认证应用服务器身份信息Auth₀是应用服务器基于预先存储的向注册服务器注册时注册服务器采用所述MLWE问题计算的公钥P_T、中间秘密k_S1及预设的第二参数集合计算得到的，所以需要基于预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥P_T、中间秘密k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，这里计算Auth₀′所用到的第二参数集合中的信息与应用服务器经计算Auth₀所用到的第二参数集合相对应。

步骤S340、若所述Auth₀′与所述Auth₀相等，基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′。

具体的，若计算得到的Auth₀′与应用服务器计算的Auth₀相等，则说明应用服务器身份认证通过，此时需要通过认证用户身份信息γ₀来认证用户的身份，由于认证用户身份信息γ₀是客户端基于用户输入的临时身份标识TID_U、采用MLWE问题计算的公钥b₀及预设的第一参数集合计算得到的，所以基于接收到的临时身份标识TID_U、公钥b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′，这里计算γ₀′所用到的第一参数集合中的信息与应用服务器经计算γ₀所用到的第一参数集合相对应。

步骤S350、若所述γ₀′与所述γ₀相等，采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁。

其中，所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息。

具体的，在用户及应用服务器身份认证通过后，可以设置代表应用服务器身份认证通过的信息，为了提高安全性，对包含代表应用服务器身份认证通过的信息的集合N₀采用预设的加密算法进行加密，得到加密后集合Mes₁，只有合法的客户端才知晓该加密算法对应的解密算法，即只有合法的客户端才能对加密后集合Mes₁解密得到集合N₀。

步骤S360、采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂。

其中，所述N₂包括代表所述用户身份认证通过的信息及所述Mes₁。

步骤S370、发送所述Mes₂给所述应用服务器。

具体的，除了设置代表应用服务器身份认证通过的信息之外，还需设置代表用户身份认证通过的信息，为了提高安全性，对包括代表所述用户身份认证通过的信息及Mes₁的集合N₂采用上述加密算法进行加密，得到加密后集合Mes₂，只有合法的应用服务器才知晓该加密算法对应的解密算法，即只有合法的应用服务器才能对加密后集合Mes₂解密得到集合N₂。

本申请实施例中，用户只需要向注册服务器注册就可获得注册服务器为用户生成的临时身份标识TID_U，当用户需要应用服务器提供服务时，客户端将包含用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀的集合M₀发送给应用服务器，应用服务器会生成相关认证信息，并将该认证信息与M₀发送给注册服务器，由注册服务器完成该用户与应用服务器的身份认证，用户及应用服务器的认证均在注册服务器完成，每个应用服务器均无需存储关于用户的任何信息，减少了应用服务器的资源负担，并且用户只需向注册服务器注册获得临时身份标识即可完成认证与密钥交换，无需向多服务器架构下的每个应用服务器进行注册，节省了时间成本。

进一步地，由于注册服务器所使用的私钥以及公钥均是基于MLWE问题来获取的，使得目前的量子算法无法通过注册服务器所使用的公钥恢复出注册服务器所使用的私钥，使得多服务器架构下的认证与密钥交换过程中能够抵抗量子计算机的攻击。

可选的，本申请实施例发现上述实施例中客户端、应用服务器及注册服务器使用的加密算法及解密算法可以为对称加密算法及对称解密算法，而对称加密算法及对称加密算法所使用的密钥可以为客户端、应用服务器及注册服务器之间计算的共享密钥。

基于此，上述步骤S230基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀之前，还可以包括：

计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0。

上述采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀的过程，可以包括：

基于所述sk_S0采用对称加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀。

具体的，计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0，并基于sk_S0采用对称加密算法对集合N₁进行加密，这样只有合法的注册服务器计算得到的与应用服务器的共享密钥才与sk_S0相等，才能基于计算得到的共享密钥对加密后集合Mes₀进行解密得到集合N₁，使得认证过程更加安全。

上述步骤S310采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁之前，还可以包括：

计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0。

上述步骤S310采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁的过程，可以包括：

基于所述sk_T0采用对称解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁。

具体的，由于加密后集合Mes₀为注册服务器基于计算的与应用服务器的共享密钥采用对称加密算法计算得到的，所以首先计算与注册服务器的共享密钥sk_T0，并基于sk_T0采用对称解密算法对Mes₀进行解密。

上述步骤S350采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁之前，还可以包括：

计算与所述客户端的共享密钥sk_T1。

上述步骤S350采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁的过程，可以包括：

基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁。

上述步骤S360采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂的过程，可以包括：

基于所述sk_T0采用对称加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂。

具体的，计算与所述客户端的共享密钥sk_T1，并基于sk_T1采用对称加密算法对集合N₀进行加密，这样只有合法的客户端计算得到的与注册服务器的共享密钥才与sk_T1相等，才能基于计算得到的共享密钥对加密后集合Mes₁进行解密得到集合N₀，计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0，并基于sk_T0采用对称加密算法对集合N₂进行加密，这样只有合法的应用服务器计算得到的与注册服务器的共享密钥才与sk_T0相等，才能基于计算得到的共享密钥对加密后集合Mes₂进行解密得到集合N₂，使得认证过程更加安全。

上述步骤S130基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀之后，还可以包括：

计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0。

上述步骤S160采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀的过程，可以包括：

基于所述sk_U0采用对称解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀。

具体的，由于加密后集合Mes₁是注册服务器基于计算的与客户端的共享密钥采用对称加密算法进行加密得到的，所以首先计算与注册服务器的共享密钥sk_U0，并基于计算得到的sk_U0采用对称解密算法对Mes₁解密。

上述步骤S260采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂的过程，可以包括：

基于所述sk_S0采用所述对称解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂。

具体的，由于加密后集合Mes₂是注册服务器基于计算的与应用服务器的共享密钥采用对称加密算法进行加密得到的，所以基于计算的与注册服务器的共享密钥sk_S0采用对称解密算法对Mes₂解密。

本申请实施例中，客户端、应用服务器及注册服务器基于三者之间计算的共享密钥使用对称加密算法对三者之间发送的集合进行加密，使用对称解密算法对接收的集合进行解密，而客户端、应用服务器及注册服务器之间计算的共享密钥只有合法的这三者能够计算得到，所以基于这些共享密钥来使用对称加密算法及对称解密算法使得认证过程更加安全。

本申请的一些实施例中，对用户向注册服务器注册的过程进行介绍，当用户要向注册服务器注册时，首先在客户端提供的界面中输入身份标识ID_i及口令PW₀，客户端会响应用户的操作，生成随机数n₀，并计算口令PW₁＝H₀(ID_i||n₀||PW₀)，并向注册服务器发送注册请求(ID_i,PW₁)，当注册服务器接收到用户使用客户端发送的注册请求(ID_i,PW₁)时，生成随机数n，并为该用户计算临时身份标识TID_U＝H₀(ID_TA||n||PW₁)，并保存TID_U及PW₁，将TID_U发送给客户端。

本申请实施例中，由于用户注册时输入的口令PW₀不会直接被客户端发送给注册服务器，而是将PW₁发送给注册服务器，保护了用户的隐私，防止敌手获取到用户的口令PW₀，并且计算口令PW₁以及临时身份标识TID_U时引入了随机数，提高了安全性，保存TID_U及PW₁可以方便后续对用户的身份进行认证。

本申请实施例中，对应用服务器向注册服务器注册的过程进行介绍，应用服务器向注册服务器进行注册时，发送自身的身份标识ID_S给注册服务器，注册服务器可以基于预先使用预设的取样算法从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥s_T以及噪声e_T采用MLWE问题生成公钥P_T，存储ID_S与P_T的映射关系，并将P_T发送给应用服务器。

在上述实施例的基础上，上述步骤S130中的第一参数集合可以包括ID_S、ID_U、PW₀、n₀及n₁，ID_U及PW₀即分别为用户注册时输入的标识及口令，n₀即为用户输入ID_U及PW₀后生成的随机数，n₁为预先生成的随机数。

基于此，上述步骤S130基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀的过程，可以包括：

计算口令PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)。

计算γ₀＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

具体的，由于注册时客户端向注册服务器发送的注册请求中包含基于用户注册时输入的标识及口令及为用户生成的随机数生成的口令，并且注册服务器会保存该口令，所以可以首先需要计算该口令，即计算PW₁，并基于PW₁计算γ₀，只有合法的客户端才能计算出的PW₁与注册服务器保存的PW₁一致，第一参数集合中包括n₁可以防止重放攻击，包括ID_S可以对计算得到的γ₀起到一定的完整性的保护，通过哈希函数计算γ₀，基于哈希函数的特性，提高了安全性。

上述计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0的过程，可以包括：

计算sk_U0＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)；

具体的，基于PW₁计算sk_U0，只有合法的客户端才能计算出的PW₁与注册服务器保存的PW₁一致，即只有合法的客户端计算的共享密钥与注册服务器计算的共享密钥一致，提高了安全性，基于n₁计算sk_U0可以防止重放攻击，基于ID_S计算sk_U0可以对计算得到的sk_U0起到一定的完整性的保护，通过哈希函数计算sk_U0，基于哈希函数的特性，提高了安全性。

上述计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0之前，还可以包括：

使用所述取样算法分别从所述多项式环上的分布中取样，得到私钥s₂、噪声e₂及噪声e₃。

基于所述s₂及所述e₂采用所述MLWE问题计算公钥b₁，基于所述P_T、所述s₂及所述e₃采用所述MLWE问题计算公钥v。

利用所述错误协调机制对所述v进行协调，得到中间秘密k_S0及信号值c₀。

生成随机数n₂。

上述计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0的过程，可以包括：

计算sk_S0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_S0)，所述ID_TA为所述可注册服务器的身份标识。

具体的，基于ID_S、ID_TA、b₀、p_T及c₀计算sk_S0可以起到完整性的保护作用，基于n₂计算sk_S0可以防止重放攻击，由于k_S0是利用错误协调机制对采用MLWE问题计算的公钥v进行协调得到的，所以基于k_S0计算sk_S0可以抵抗量子计算机的攻击，只有合法的注册服务器才能计算出与k_S0一致的中间秘密。

上述步骤S230中的第二参数集合可以包括ID_S、ID_TA、p_s及n₃，n₃为预先生成的随机数；

上述基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀的过程，可以包括：

计算Auth₀＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_S1)。

具体的，第二参数集合中包括n₃可以防止重放攻击，包括包括ID_S、ID_TA、p_s可以对计算得到的Auth₀起到一定的完整性的保护，通过哈希函数计算Auth₀，基于哈希函数的特性，提高了安全性。

为了使得注册服务器能够计算出与应用服务器的共享密钥，上述步骤S250发送的集合M₂还应该包括n₂、b₁及c₀。

由于上述步骤S250发送的集合M₂还应该包括n₂、b₁及c₀，所以上述步骤S300接收的M₂还包括n₂、b₁及c₀。

上述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0之前，还可以包括：

基于所述b₁及s_T计算公钥v′，并利用预设的错误协调机制对所述v′及所述c₀进行协调，得到中间秘密k_T0。

具体的，由于应用服务器计算的与注册服务器的共享密钥sk_S0是基于中间秘密k_S0计算得到的，所以首先需要计算与中间秘密k_S0一致的中间秘密，可以基于接收到的b₁以及自身生成的私钥s_T来计算公钥v′，再利用预设的错误协调机制对v′及接收到的信号值c₀协调，即可得到中间秘密k_T0，由于错误协调机制的参与，可以使计算得到的中间秘密k_T0与k_S0相同，其中，这里的错误协调机制与应用服务器所使用的错误协调机制一致。

上述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0的过程，可以包括：

计算sk_T0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_T0)，所述ID_TA为自身标识。

具体的，由于应用服务器计算的与注册服务器的共享密钥sk_S0除了基于中间秘密k_S0计算，还基于ID_S、ID_TA、b₀、p_T、c₀及n₂计算，所以计算sk_T0时基于ID_S、ID_TA、b₀、p_T、c₀及n₂来计算，计算sk_T0用到的p_T为注册服务器预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥。

上述步骤S330中的第二参数集合可以包括ID_S、ID_TA、p_s及n₃，n₃为预先接收的所述应用服务器发送的随机数。

上述步骤S330基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′的过程，可以包括：

计算Auth₀′＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_T1)。

具体的，由于应用服务器计算Auth₀时使用的第二参数集合包括ID_S、ID_TA、p_s及n₃，所以计算Auth₀′＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_T1)。

上述步骤S340中的第一参数集合可以包括ID_S、n₁及PW₁，PW₁为预先存储的所述用户注册时由所述客户端发送的口令，并且PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，所述ID_U及所述PW₀分别为所述用户注册时输入的标识及口令，所述n₀为所述用户输入所述ID_U及所述PW₀后所述客户端生成的随机数。

上述基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′的过程，可以包括：

计算γ₀′＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

具体的，由于上述步骤S130基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀的过程为计算口令PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，γ₀＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，所以上述步骤S340中的第一参数集合包括预先存储的用户注册时由客户端发送的口令PW₁用来认证用户的身份，只有用户合法时客户端计算γ₀用到的PW₁才与计算γ₀′时用到的PW₁一致，又上述步骤S130中的第一参数集合还包括ID_S及n₁，所以上述步骤S340中的第一参数集合包括ID_S及n₁。

上述计算与所述客户端的共享密钥sk_T1的过程，可以包括：

计算sk_T1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

具体的，由于客户端计算的与注册服务器之间的共享密钥sk_U0＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，所以计算与所述客户端的共享密钥sk_T1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，计算sk_T1使用的PW₁为预先存储的用户注册时由客户端发送的口令。

上述基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁之前，还可以包括：

生成随机数n₄。

上述步骤S350中的集合N₀还包括b₁及n₄，上述步骤S350中的集合N₂还包括所述n₄。

基于此，上述步骤S160中的集合N₀还包括公钥b₁及随机数n₄，上述步骤S260中的集合N₂还包括随机数n₄。

上述计算与所述客户端的共享密钥sk_S1之前，还可以包括：

使用所述取样算法所述多项式环上的分布中取样，得到噪声e₄；

基于所述b₀、所述s₂及所述e₄采用所述MLWE问题计算公钥u；

利用预设的错误协调机制对所述u进行协调，得到中间秘密k_S2及信号值c₂；

所述计算与所述客户端的共享密钥sk_S1，包括：

计算sk_S1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_S2)。

具体的，基于TID_U、ID_S、b₀、b₁及c₂计算sk_S1可以起到完整性的保护作用，基于n₄计算sk_S1可以防止重放攻击，由于k_S2是利用错误协调机制对采用MLWE问题计算的公钥u进行协调得到的，所以基于k_S2计算sk_S1可以抵抗量子计算机的攻击，只有合法的客户端才能计算出与k_S2一致的中间秘密。

为了使得客户端能够计算出与k_S2一致的中间秘密，上述步骤S280中的集合M₁还可以包括所述c₂。

上述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U之前，还可以包括：

基于所述b₁及所述s₀计算公钥u′，并利用预设的错误协调机制对所述u′及所述c₂进行协调，得到中间秘密k_U；

上述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U的过程，可以包括：

计算sk_U＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_U)。

具体的，由于应用服务器计算的与客户端的共享密钥sk_S1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_S2)，所以这里计算与应用服务器的共享密钥sk_U＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_U)。

可选的，上述各实施例中的取样算法可以为中心二项分布取样算法。

基于此，上述步骤S110使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀的过程，可以包括：

使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到私钥s₀及噪声e₀。

其中，所述

为所述多项式环上的一个参数为η的中心二项分布，所述k为多项式矩阵的维数。

具体的，使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到的私钥s₀及噪声e₀的维数均为k行1列。

上述步骤S120基于所述s₀及所述e₀采用所述MLWE问题计算公钥b₀的过程，可以包括：

计算公钥b₀＝As₀+e₀，其中，所述A为从所述多项式环上取样得到的多项式矩阵。

具体的，由MLWE问题可知，可以直接从多项式环上取样得到的多项式矩阵A，基于A、s₀及e₀计算b₀，A的维数为k行k列，私钥s₀及噪声e₀的维数均为k行1列，所以可以直接计算b₀＝As₀+e₀。

上述注册服务器基于预先使用预设的取样算法从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥s_T以及噪声e_T采用MLWE问题生成公钥P_T的过程，可以包括：

使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到私钥s_T及噪声e_T；

计算P_T＝As_T+e_T。

具体的，使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到的私钥s_T及噪声e_T的维数均为k行1列，由MLWE问题可知，可以直接从多项式环上取样得到的多项式矩阵A，基于A、s_T及e_T计算P_T，A的维数为k行k列，私钥s_T及噪声e_T的维数均为k行1列，所以可以直接计算P_T＝As_T+e_T。

上述步骤S210使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，基于公钥P_T、所述s₁及所述e₁采用所述MLWE问题计算公钥w的过程，可以包括：

使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到私钥s₁，使用中心二项分布取样算法从β_η中取样，得到噪声e₁，计算/>

具体的，由于P_T＝As_T+e_T，P_T为k行1列，使用中心二项分布取样算法从

中取样得到的私钥s₁为k行1列，使用中心二项分布取样算法从β_η中取样得到的噪声e₁为1行1列，所以计算/>

上述使用所述取样算法分别从所述多项式环上的分布中取样，得到私钥s₂、噪声e₂及噪声e₃的过程，可以包括：

使用中心二项分布取样算法分别从

中取样，得到私钥s₂及噪声e₂，使用中心二项分布取样算法从β_η中取样，得到噪声e₃。

具体的，使用中心二项分布取样算法从

中取样，得到的私钥s₂及噪声e₂的维数均为k行1列，从β_η中取样，得到的噪声e₃的维数为1行1列。

基于所述s₂及所述e₂采用所述MLWE问题计算公钥b₁，基于所述P_T、所述s₂及所述e₃采用所述MLWE问题计算公钥v的过程，可以包括：

计算b₁＝A^Ts₂+e₂；

计算

具体的，由MLWE问题可知，可以直接从多项式环上取样得到的多项式矩阵A，基于A、s₂及e₂计算b₁，A的维数为k行k列，私钥s₂及噪声e₂的维数均为k行1列，所以可以直接计算b₁＝As₂+e₂，由于P_T＝As_T+e_T，所以P_T的维数为k行1列，而私钥s₂的维数为k行1列，噪声e₃的维数为1行1列，所以基于P_T、s₂及e₃计算公钥v时，需要计算

上述预先采用所述MLWE问题生成的公钥P_S可以为P_S＝A^Ts_S+e_S，s_S及e_S可以为使用中心二项分布取样算法分别从

中取样得到私钥及噪声。

上述步骤S330基于所述P_S及私钥s_T采用MLWE问题计算公钥w′的过程，可以包括：

具体的，P_S＝A^Ts_S+e_S，P_S的维数为k行1列，私钥s_T的维数也为k行1列，所以计算

上述基于所述b₁及s_T计算公钥v′的过程，可以包括：

具体的，b₁＝A^Ts₂+e₂，b₁的维数为k行1列，私钥s_T的维数也为k行1列，所以计算

上述使用所述取样算法所述多项式环上的分布中取样，得到噪声e₄的过程，可以包括：

使用中心二项分布取样算法从β_η中取样，得到噪声e₄。

上述基于所述b₀、所述s₂及所述e₄采用所述MLWE问题计算公钥u的过程，可以包括：

计算

具体的，使用中心二项分布取样算法从β_η中取样得到的噪声e₄的维数为1行1列，由于b₀的维数为k行1列，私钥s₂的维数为k行1列，所以可以计算公钥

上述基于所述b₁及所述s₀计算公钥u′的过程，可以包括：

计算

具体的，由于b₁＝A^Ts₂+e₂，b₁的维数为k行1列，而s₀维数也为k行1列，所以可以计算

本申请实施例使用中心二项分布取样算法进行取样，取样的实现过程简单，并且不需要引入大的表格和高精度计算，取样效率高，并且计算公钥时考虑到维数，不会造成计算出错。

可选的，上述错误协调机制可以包括Perkert式错误协调机制，Perkert式错误协调机制中相关函数的定义如下：

交叉取整函数：

模取整函数：

协调函数：

随机翻倍函数：

其中/>

为随机项，/>

为0的概率为0.5，/>

为-1和1的概率为0.5。

上述利用预设的错误协调机制对所述u′及所述c₂进行协调，得到中间秘密k_U的过程，可以包括：

当多项式环的模数q为偶数时，使用协调函数计算中间秘密k_U＝Rec(u′,c₂)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_U＝Rec(u′,c₂)，从而使得中间秘密k_U与应用服务器计算的中间秘密k_S2一致。

当所述q为奇数时，使用所述协调函数计算中间秘密k_U＝Rec(2u′,c₂)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_U＝Rec(2u′,c₂)，从而使得中间秘密k_U与应用服务器计算的中间秘密k_S2一致。

上述利用预设的错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁的过程，可以包括：

当所述多项式环的模数q为偶数时，分别利用模取整函数和交叉取整函数计算协调公钥

和信号值c₁←<w>_q,2；

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，可直接利用Perkert式错误协调机制中的模取整函数计算中间秘密

利用交叉取整函数计算信号值c₁←<w>_q,2。

当所述q为奇数时，分别利用随机翻倍函数、所述模取整函数和所述交叉取整函数计算翻倍后公钥

中间秘密/>

和信号值/>

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为奇数时，首先需要利用随机翻倍函数计算翻倍后公钥

再分别利用模取整函数和交叉取整函数计算中间秘密

和信号值/>

上述利用所述错误协调机制对所述v进行协调，得到中间秘密k_S0及信号值c₀的过程，可以包括：

当所述多项式环的模数q为偶数时，分别利用模取整函数和交叉取整函数计算协调公钥

和信号值c₀←<v>_q,2；

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，可直接利用Perkert式错误协调机制中的模取整函数计算中间秘密

利用交叉取整函数计算信号值c₀←<v>_q,2。

当所述q为奇数时，分别利用随机翻倍函数、所述模取整函数和所述交叉取整函数计算翻倍后公钥

中间秘密/>

和信号值/>

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为奇数时，首先需要利用随机翻倍函数计算翻倍后公钥

再分别利用模取整函数和交叉取整函数计算中间秘密

和信号值/>

上述利用预设的错误协调机制对所述u进行协调，得到中间秘密k_S2及信号值c₂的过程，可以包括：

当所述多项式环的模数q为偶数时，分别利用模取整函数和交叉取整函数计算协调公钥

和信号值c₂←<u>_q,2；

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，可直接利用Perkert式错误协调机制中的模取整函数计算中间秘密

利用交叉取整函数计算信号值c₂←<u>_q,2。

当所述q为奇数时，分别利用随机翻倍函数、所述模取整函数和所述交叉取整函数计算翻倍后公钥

中间秘密/>

和信号值/>

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为奇数时，首先需要利用随机翻倍函数计算翻倍后公钥

再分别利用模取整函数和交叉取整函数计算中间秘密

和信号值/>

上述利用预设的错误协调机制对所述w′及所述c₁进行协调，得到中间秘密k_T1的过程，可以包括：

当多项式环的模数q为偶数时，使用协调函数计算中间秘密k_T1＝Rec(w′,c₁)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_T1＝Rec(w′,c₁)，从而使得中间秘密k_T1与应用服务器计算的中间秘密k_S1一致。

当所述q为奇数时，使用所述协调函数计算中间秘密k_T1＝Rec(2w′,c₁)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_T1＝Rec(2w′,c₁)，从而使得中间秘密k_T1与应用服务器计算的中间秘密k_S1一致。

上述利用预设的错误协调机制对所述v'及所述c₀进行协调，得到中间秘密k_T0的过程，可以包括：

当多项式环的模数q为偶数时，使用协调函数计算中间秘密k_T0＝Rec(v′,c₀)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_T0＝Rec(v′,c₀)，从而使得中间秘密k_T0与应用服务器计算的中间秘密k_S0一致。

当所述q为奇数时，使用所述协调函数计算中间秘密k_T0＝Rec(2v′,c₀)。

具体的，根据Perkert式错误协调机制可知，当q为偶数时，则可以使用协调函数计算中间秘密k_T0＝Rec(2v′,c₀)，从而使得中间秘密k_T0与应用服务器计算的中间秘密k_S0一致。

本申请的一些实施例中，对当模数q为奇数时使用Perkert式错误协调机制以及中心二项分布取样算法的多服务架构下的认证的具体过程进行介绍，参见图4，图4展示了认证的具体过程，具体的过程描述为：

客户端获取用户输入的临时身份标识TID_U及用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S之后，取样

基于s₀及e₀采用MLWE问题计算公钥b₀＝As₀+e₀，A为从多项式环/>

上取样得到的多项式矩阵，计算口令PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，ID_U及PW₀分别为用户注册时输入的标识及口令，n₀为用户输入ID_U及PW₀后生成的随机数，计算与注册服务器的共享密钥sk_U0＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，计算认证用户身份信息γ₀＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，n₁为预先生成的随机数，发送集合M₀＝(TID_U,ID_S,b₀,γ₀)给应用服务器。

应用服务器接收客户端发送的集合M₀＝(TID_U,ID_S,b₀,γ₀)，当ID_S为自身的身份标识时，取样

计算公钥/>

P_T为预先存储的向注册服务器注册时注册服务器采用MLWE问题计算的公钥，再分别利用随机翻倍函数、交叉取整函数和模取整函数计算翻倍后公钥/>

信号值/>

和中间秘密

计算认证应用服务器身份信息Auth₀＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_S1)，取样/>

计算公钥b₁＝A^Ts₂+e₂，计算公钥/>

再分别利用随机翻倍函数、交叉取整函数和模取整函数计算翻倍后公钥/>

信号值

中间秘密/>

计算与注册服务器的共享密钥sk_S0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_S0)，集合N₁＝(c₁,Auth₀)，基于sk_S0采用对称加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀：Mes₀＝E_skS0(N₁)，发送集合M₂＝(M₀,n₂,p_s,Mes₀,b₁,c₀)给注册服务器。

注册服务器接收应用服务器发送的集合M₂＝(M₀,n₂,p_s,Mes₀,b₁,c₀)，计算公钥

利用协调函数计算中间秘密k_T0＝Rec(2v′,c₀)，计算与应用服务器的共享密钥sk_T0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_T0)，基于sk_T0采用对称解密算法对Mes₀进行解密，得到集合N₁：/>

N₁＝(c₁,Auth₀)，计算公钥/>

s_T为预先使用预设的取样算法从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥，利用协调函数计算中间秘密k_T1＝Rec(2w′,c₁)，计算认证应用服务器身份信息Auth₀′＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_T1)，验证Auth₀′？＝Auth₀，“？＝”表示是否等于，若是，则说明应用服务器身份认证通过，计算认证用户身份信息γ₀′＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，验证γ₀′？＝γ₀，若是，则说明客户端身份认证通过，计算与客户端的共享密钥sk_T1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，集合N₀＝(Succ1,b₁,n₄)，Succ1为代表应用服务器身份认证通过的信息，基于sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁：/>

集合N₂＝(Succ2,Mes₁,n₄)，Succ2为代表用户身份认证通过的信息，基于sk_T0采用对称加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂：/>

发送Mes₂给应用服务器。

应用服务器基于sk_S0采用对称解密算法对Mes₂解密，得到集合N₂：

N₂＝(Succ2,Mes₁,n₄)，判断出Succ2为代表用户身份认证通过的信息后，取样(e₄)←β_η，计算公钥/>

再分别利用随机翻倍函数、交叉取整函数和模取整函数计算翻倍后公钥/>

信号值/>

和中间秘密

计算与客户端的共享密钥sk_S1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_S2)，发送集合M₁＝(c₂,Mes₁)给客户端。

客户端基于sk_U0采用对称解密算法对Mes₁解密，得到集合N₀：

N₀＝(Succ1,b₁,n₄)，判断出Succ1为代表应用服务器身份认证通过的信息后，计算公钥/>

利用协调函数计算中间秘密k_U＝Rec(2u′,c₂)，计算与应用服务器的共享密钥sk_U＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_U)。

若客户端、应用服务器与注册服务器诚实地计算并传输相关信息，那么sk_U＝sk_S1，现给出sk_U＝sk_S1的正确性证明：

k_U＝Rec(2u′,c₂)

以k＝2为例，假设

因为多项式环具有交换性，所以s₁₀a₀₀s₀₀＝s₀₀a₀₀s₁₀，由此可得

因此/>

又令/>

则

由中心二项分布取样算法可得及Peikert误差协调函数可得，k_U＝k_s2，那么：sk_U＝sk_S1。

下面对本申请实施例提供的多服务架构下的认证装置进行描述，下文描述的多服务架构下的认证装置与上文描述的多服务架构下的认证方法可相互对应参照。

首先，结合图5，对应用于客户端的多服务架构下的认证装置进行介绍，如图5所示，该多服务架构下的认证装置可以包括：

标识获取单元10，用于获取用户输入的临时身份标识TID_U及所述用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S，所述TID_U为所述用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

第一取样单元11，用于使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀；

第一公钥计算单元12，用于基于所述s₀及所述e₀采用所述MLWE问题计算公钥b₀；

第一认证用户身份信息计算单元13，基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合计算认证用户身份信息γ₀；

第一集合发送单元14，用于发送集合M₀给所述应用服务器，以便所述应用服务器生成相关认证信息并将所述认证信息及所述M₀发送给所述注册服务器，由所述注册服务器认证所述用户和所述应用服务器的身份，所述M₀包括所述TID_U、所述ID_S、所述b₀及所述γ₀；

第一集合接收单元15，用于接收所述应用服务器发送的集合M₁，所述M₁包括加密后集合Mes₁，所述Mes₁为所述应用服务器对所述注册服务器认证所述用户的身份及所述应用服务器的身份后发送的加密后集合进行解密后得到的集合中包含的加密后集合；

第一解密单元16，用于采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀，

第一认证判断单元17，用于基于所述N₀确认所述应用服务器的身份认证是否通过，其中，若所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息，则确认所述应用服务器的身份认证通过。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第一共享密钥计算单元，用于计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0。

所述第一解密单元采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀的过程，可以包括：

基于所述sk_U0采用对称解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第二共享密钥计算单元，用于计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U。

所述第一参数集合可以包括所述ID_S、ID_U、PW₀、n₀及n₁，所述ID_U及所述PW₀分别为所述用户注册时输入的标识及口令，所述n₀为所述用户输入所述ID_U及所述PW₀后生成的随机数，所述n₁为预先生成的随机数。

基于此，所述第一认证用户身份信息计算单元基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合计算认证用户身份信息γ₀的过程，可以包括：

计算口令PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)；

计算γ₀＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

所述第一共享密钥计算单元计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0的过程，可以包括：

计算sk_U0＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

所述N₀还包括中间秘密b₁及随机数n₄，所述M₁还包括信号值c₂。

基于此，所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第一协调单元，用于基于所述b₁及所述s₀计算公钥u′，并利用预设的错误协调机制对所述u′及所述c₂进行协调，得到中间秘密k_U。

所述第二共享密钥计算单元计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U的过程，可以包括：

计算sk_U＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_U)。

首先，结合图6，对应用于应用服务器的多服务架构下的认证装置进行介绍，如图6所示，该多服务架构下的认证装置可以包括：

第二集合接收单元20，用于接收客户端发送的集合M₀，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

取样及公钥计算单元21，用于当所述ID_S为自身的身份标识时，使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，基于公钥P_T、所述s₁及所述e₁采用所述MLWE问题计算公钥w，所述P_T为预先存储的向所述注册服务器注册时所述注册服务器采用所述MLWE问题计算的公钥；

第二协调单元22，用于利用预设的错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁；

第一认证应用服务器身份信息计算单元23，用于基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀；

第一加密单元24，用于采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀，所述N₁包括所述Auth₀及所述c₁；

第二集合发送单元25，用于发送集合M₂给所述注册服务器，所述M₂包括所述M₀、所述Mes₀及P_S，所述P_S为预先采用所述MLWE问题生成的公钥；

第二解密单元26，用于当接收到所述注册服务器发送的加密后集合Mes₂时，采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂，所述N₂包括加密后集合Mes₁；

第二认证判断单元27，用于判断所述N₂是否还包括代表所述用户身份认证通过的信息；

若是，则表征所述用户的身份认证通过，执行下述第三集合发送单元28的步骤；

第三集合发送单元28，用于发送集合M₁给所述客户端，所述M₁包括所述Mes₁。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第三共享密钥计算单元，用于计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0。

所述第一加密单元采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀的过程，可以包括：

基于所述sk_S0采用对称加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀。

所述第二解密单元采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂的过程，可以包括：

基于所述sk_S0采用所述对称解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第四共享密钥计算单元，用于计算与所述客户端的共享密钥sk_S1。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第二取样单元，用于使用所述取样算法分别从所述多项式环上的分布中取样，得到私钥s₂、噪声e₂及噪声e₃；

第二公钥计算单元，用于基于所述s₂及所述e₂采用所述MLWE问题计算公钥b₁，基于所述P_T、所述s₂及所述e₃采用所述MLWE问题计算公钥v。

第三协调单元，用于利用所述错误协调机制对所述v进行协调，得到中间秘密k_S0及信号值c₀。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第一随机数生成单元，用于生成随机数n₂。

所述第三共享密钥计算单元计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0的过程，可以包括：

计算sk_S0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_S0)，所述ID_TA为所述可注册服务器的身份标识。

所述第二参数集合可以包括所述ID_S、所述ID_TA、所述p_s及n₃，所述n₃为预先生成的随机数。

基于此，所述第一认证应用服务器身份信息计算单元基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀的过程，可以包括：

计算Auth₀＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_S1)。

所述M₂还包括所述n₂、所述b₁及所述c₀，所述N₂还包括随机数n₄。

基于此，所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第三取样单元，用于基于所述b₀、所述s₂及所述e₄采用所述MLWE问题计算公钥u。

第四协调单元，用于利用预设的错误协调机制对所述u进行协调，得到中间秘密k_S2及信号值c₂。

所述第四共享密钥计算单元计算与所述客户端的共享密钥sk_S1的过程，可以包括：

计算sk_S1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_S2)。

所述M₁还包括所述c₂。

首先，结合图7，对应用于注册服务器的多服务架构下的认证装置进行介绍，如图7所示，该多服务架构下的认证装置可以包括：

第三集合接收单元30，用于接收应用服务器发送的集合M₂，所述M₂包括集合M₀、加密后集合Mes₀及公钥P_S，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户注册时为所述用户生成的标识；

第三解密单元31，用于采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁，所述N₁包括认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁；

公钥计算及协调单元32，用于基于所述P_S及私钥s_T采用MLWE问题计算公钥w′，利用预设的错误协调机制对所述w′及所述c₁进行协调，得到中间秘密k_T1，所述s_T为预先使用预设的取样算法从所述MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥；

第二认证应用服务器身份信息计算单元33，用于基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，所述P_T为预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥；

若所述Auth₀′与所述Auth₀相等，执行下述第二认证用户身份信息计算单元34的步骤；

第二认证用户身份信息计算单元34，用于基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′；

若所述γ₀′与所述γ₀相等，执行下述第二加密单元35的步骤；

第二加密单元35，用于采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁，所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息；

第三加密单元36，用于采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂，所述N₂包括代表所述用户身份认证通过的信息及所述Mes₁；

第四集合发送单元37，用于发送所述Mes₂给所述应用服务器。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第五共享密钥计算单元，用于计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0。

所述第三解密单元采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁的过程，可以包括：

基于所述sk_T0采用对称解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁。

所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第五共享密钥计算单元，用于计算与所述客户端的共享密钥sk_T1。

所述第二加密单元采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁的过程，可以包括：

基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁。

所述第三加密单元采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂的过程，可以包括：

基于所述sk_T0采用对称加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂。

所述M₂还可以包括随机数n₂、中间秘密b₁及信号值c₀。

基于此，所述多服务器架构下的认证装置，还可以包括：

第五协调单元，用于基于所述b₁及所述s_T计算公钥v′，并利用预设的错误协调机制对所述v′及所述c₀进行协调，得到中间秘密k_T0。

所述第五共享密钥计算计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0的过程，可以包括：

计算sk_T0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_T0)，所述ID_TA为自身标识。

所述第二参数集合包括所述ID_S、所述ID_TA、所述p_s及n₃，所述n₃为预先接收的所述应用服务器发送的随机数。

基于此，所述第二认证应用服务器身份信息计算单元基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′的过程，可以包括：

计算Auth₀′＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_T1)。

所述第一参数集合可以包括所述ID_S、n₁及PW₁，所述PW₁为预先存储的所述用户注册时由所述客户端发送的口令，并且PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，所述ID_U及所述PW₀分别为所述用户注册时输入的标识及口令，所述n₀为所述用户输入所述ID_U及所述PW₀后所述客户端生成的随机数，所述n₁为预先接收的所述客户端发送的随机数。

基于此，所述第二认证用户身份信息计算单元基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′，包括：

计算γ₀′＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

所述第五共享密钥计算与所述客户端的共享密钥sk_T1的过程，可以包括：

计算sk_T1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)。

基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁之前，还包括：

第二随机数生成单元，用于生成随机数n₄。

所述N₀还可以包括所述b₁及所述n₄，所述N₂还可以包括所述n₄。

本申请实施例提供的多服务器架构下的认证装置可应用于多服务器架构下的认证设备。多服务器架构下的认证设备可以是客户端或应用服务器或注册服务器。图8示出了多服务器架构下的认证设备的硬件结构框图，参照图8，多服务器架构下的认证设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；

在本申请实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；

处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；

存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；

其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于：实现前述客户端在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程，或，实现前述应用服务器在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程，或，实现前述注册服务器在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程。

本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：实现前述客户端在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程，或，实现前述应用服务器在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程，或，实现前述注册服务器在多服务器架构下的认证方案中的各个处理流程。

本申请实施例还公开了一种多服务器架构下的认证系统，该多服务器架构下的认证系统包括客户端、应用服务器及注册服务器，其中客户端、应用服务器及注册服务器的具体实现逻辑可以参照前述多服务器架构下的认证方法部分的相关介绍，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多服务器架构下的认证方法，其特征在于，应用于客户端，方法包括：

获取用户输入的临时身份标识TID_U及所述用户请求服务的应用服务器对应的应用服务器身份标识ID_S，所述TID_U为所述用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₀及噪声e₀；

基于所述s₀及所述e₀采用所述MLWE问题计算公钥b₀；

基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合计算认证用户身份信息γ₀；

发送集合M₀给所述应用服务器，以便所述应用服务器生成相关认证信息并将所述认证信息及所述M₀发送给所述注册服务器，由所述注册服务器认证所述用户和所述应用服务器的身份，所述M₀包括所述TID_U、所述ID_S、所述b₀及所述γ₀；

接收所述应用服务器发送的集合M₁，所述M₁包括加密后集合Mes₁，所述Mes₁为所述应用服务器对所述注册服务器认证所述用户的身份及所述应用服务器的身份后发送的加密后集合进行解密后得到的集合中包含的加密后集合；

采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀；

基于所述N₀确认所述应用服务器的身份认证是否通过，其中，若所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息，则确认所述应用服务器的身份认证通过。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀之后，还包括：

计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0；

所述采用预设的解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀，包括：

基于所述sk_U0采用对称解密算法对所述Mes₁解密，得到集合N₀；

当确认所述应用服务器的身份认证通过之后，还包括：

计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一参数集合包括所述ID_S、ID_U、PW₀、n₀及n₁，所述ID_U及所述PW₀分别为所述用户注册时输入的标识及口令，所述n₀为所述用户输入所述ID_U及所述PW₀后生成的随机数，所述n₁为预先生成的随机数；

基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀，包括：

计算口令PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，H₀()为预设的哈希函数；

计算γ₀＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)，H₁()为预设的哈希函数；

计算与所述注册服务器的共享密钥sk_U0，包括：

计算sk_U0＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW ₁)，H₂()为预设的哈希函数；

所述N₀还包括中间秘密b₁及随机数n₄，所述M₁还包括信号值c₂；

所述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U之前，还包括：

基于所述b₁及所述s₀计算公钥u′，并利用预设的错误协调机制对所述u′及所述c₂进行协调，得到中间秘密k_U；

所述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_U，包括：

计算sk_U＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_U)。

4.一种多服务器架构下的认证方法，其特征在于，应用于应用服务器，方法包括：

接收客户端发送的集合M₀，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户向注册服务器注册时所述注册服务器为所述用户生成的标识；

当所述ID_S为自身的身份标识时，使用预设的取样算法分别从MLWE问题中的多项式环上的分布中取样，得到私钥s₁及噪声e₁，基于公钥P_T、所述s₁及所述e₁采用所述MLWE问题计算公钥w，所述P_T为预先存储的向所述注册服务器注册时所述注册服务器采用所述MLWE问题计算的公钥；

利用预设的错误协调机制对所述w进行协调，得到中间秘密k_S1及信号值c₁；

基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀；

采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀，所述N₁包括所述Auth₀及所述c₁；

发送集合M₂给所述注册服务器，所述M₂包括所述M₀、所述Mes₀及P_S，所述P_S为预先采用所述MLWE问题生成的公钥；

当接收到所述注册服务器发送的加密后集合Mes₂时，采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂，所述N₂包括加密后集合Mes₁；

判断所述N₂是否还包括代表所述用户身份认证通过的信息；

若是，则表征所述用户的身份认证通过，发送集合M₁给所述客户端，所述M₁包括所述Mes₁。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀之前，还包括：

计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0；

所述采用预设的加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀，包括：

基于所述sk_S0采用对称加密算法对集合N₁进行加密，得到加密后集合Mes₀；

所述采用预设的解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂，包括：

基于所述sk_S0采用所述对称解密算法对所述Mes₂解密，得到集合N₂；

所述发送集合M₁给所述客户端之后，还包括：

计算与所述客户端的共享密钥sk_S1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0之前，还包括：

使用所述取样算法分别从所述多项式环上的分布中取样，得到私钥s₂、噪声e₂及噪声e₃；

基于所述s₂及所述e₂采用所述MLWE问题计算公钥b₁，基于所述P_T、所述s₂及所述e₃采用所述MLWE问题计算公钥v；

利用所述错误协调机制对所述v进行协调，得到中间秘密k_S0及信号值c₀；

生成随机数n₂；

所述计算与所述注册服务器的共享密钥sk_S0，包括：

计算sk_S0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_S0)，所述ID_TA为所述可注册服务器的身份标识，H₁()为预设的哈希函数；

所述第二参数集合包括所述ID_S、所述ID_TA、所述p_s及n₃，所述n₃为预先生成的随机数；

基于所述P_T、所述k_S1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀，包括：

计算Auth₀＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_S1)；

所述M₂还包括所述n₂、所述b₁及所述c₀，所述N₂还包括随机数n₄；

所述计算与所述客户端的共享密钥sk_S1之前，还包括：

使用所述取样算法所述多项式环上的分布中取样，得到噪声e₄；

基于所述b₀、所述s₂及所述e₄采用所述MLWE问题计算公钥u；

利用预设的错误协调机制对所述u进行协调，得到中间秘密k_S2及信号值c₂；

所述计算与所述客户端的共享密钥sk_S1，包括：

计算sk_S1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||b₁||c₂||n₄||k_S2)，H₂()为预设的哈希函数；

所述M₁还包括所述c₂。

7.一种多服务器架构下的认证方法，其特征在于，应用于注册服务器，方法包括：

接收应用服务器发送的集合M₂，所述M₂包括集合M₀、加密后集合Mes₀及公钥P_S，所述M₀包括用户临时身份标识TID_U、应用服务器身份标识ID_S、公钥b₀及认证用户身份信息γ₀，所述TID_U为用户注册时为所述用户生成的标识；

采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁，所述N₁包括认证应用服务器身份信息Auth₀及信号值c₁；

基于所述P_S及私钥s_T采用MLWE问题计算公钥w′，利用预设的错误协调机制对所述w′及所述c₁进行协调，得到中间秘密k_T1，所述s_T为预先使用预设的取样算法从所述MLWE问题中的多项式环上的分布中取样得到的私钥；

基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，所述P_T为预先在所述应用服务器注册时采用所述MLWE问题生成的公钥；

若所述Auth₀′与所述Auth₀相等，基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′；

若所述γ₀′与所述γ₀相等，采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁，所述N₀包括代表所述应用服务器身份认证通过的信息；

采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂，所述N₂包括代表所述用户身份认证通过的信息及所述Mes₁；

发送所述Mes₂给所述应用服务器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁之前，还包括：

计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0；

所述采用预设的解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁，包括：

基于所述sk_T0采用对称解密算法对所述Mes₀进行解密，得到集合N₁；

所述采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁之前，还包括：

计算与所述客户端的共享密钥sk_T1；

所述采用预设的加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁，包括：

基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁；

所述采用预设的加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂，包括：

基于所述sk_T0采用对称加密算法对集合N₂加密，得到加密后集合Mes₂。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述M₂还包括随机数n₂、中间秘密b₁及信号值c₀；

所述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0之前，还包括：

基于所述b₁及所述s_T计算公钥v′，并利用预设的错误协调机制对所述v′及所述c₀进行协调，得到中间秘密k_T0；

所述计算与所述应用服务器的共享密钥sk_T0，包括：

计算sk_T0＝H₁(ID_S||ID_TA||b₀||p_T||c₀||n₂||k_T0)，所述ID_TA为自身标识，H₁()为预设的哈希函数；

所述第二参数集合包括所述ID_S、所述ID_TA、所述p_s及n₃，所述n₃为预先接收的所述应用服务器发送的随机数；

所述基于公钥P_T、所述k_T1及预设的第二参数集合计算认证应用服务器身份信息Auth₀′，包括：

计算Auth₀′＝H₁(ID_S||ID_TA||p_s||p_T||n₃||k_T1)；

所述第一参数集合包括所述ID_S、n₁及PW ₁，所述PW ₁为预先存储的所述用户注册时由所述客户端发送的口令，并且PW₁＝H₀(ID_U||n₀||PW₀)，所述ID_U及所述PW₀分别为所述用户注册时输入的标识及口令，所述n₀为所述用户输入所述ID_U及所述PW₀后所述客户端生成的随机数，所述n₁为预先接收的所述客户端发送的随机数，H₀()为预设的哈希函数；

基于所述TID_U、所述b₀及预设的第一参数集合生成认证用户身份信息γ₀′，包括：

计算γ₀′＝H₁(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW₁)；

计算与所述客户端的共享密钥sk_T1，包括：

计算sk_T1＝H₂(TID_U||ID_S||b₀||n₁||PW ₁)，H₂()为预设的哈希函数；

基于所述sk_T1采用对称加密算法对集合N₀加密，得到加密后集合Mes₁之前，还包括：

生成随机数n₄；

所述N₀还包括所述b₁及所述n₄，所述N₂还包括所述n₄。

10.一种多服务器架构下的认证系统，其特征在于，包括：客户端、应用服务器及注册服务器，所述客户端用于实现权利要求1-3任一项的多服务器架构下的认证方法的各个步骤，所述应用服务器用于实现权利要求4-6任一项的多服务器架构下的认证方法的各个步骤，所述注册服务器用于实现7-9任一项的多服务器架构下的认证方法的各个步骤。

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