CN1642077A - 可信数字时间戳的生成和验证的方法及系统 - Google Patents

可信数字时间戳的生成和验证的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种生成可信数字时间戳的方法、装置和系统，以及公共时间源、公共时间信息接收记录装置和验证数字时间戳的方法。所述深成可信数字时间戳的方法包括：从一个公共时间源获得第一时间信息和对应的随机代码；以及利用上述获得的第一时间信息和随机代码生成数字时间戳。所述验证数字时间戳的方法包括：记录由一个公共时间源发出的时间信息和对应的随机代码；提取时间戳中包含的时间信息和随机代码；以及比较所述提取出的时间戳中的随机代码和记录的与该时间戳中的所述时间信息对应的随机代码，如果一致则判断该时间戳可信，如果不一致则判断该时间戳不可信。

Description

可信数字时间戳的生成和验证的方法及系统
技术领域
本发明涉及数据处理技术，特别涉及可信数字时间戳技术。
背景技术
随着计算机网络和因特网的发展，数字时间戳(digital time stamp)在数字世界中越来越重要，特别是在电子商务活动中已经将数字时间戳作为交易和安全性监控等的主要证据。
以往的生成数字时间戳的方法是，首先提取需要加时间戳的数据(或文件)的摘要(digest)，接着在摘要上附加当前时间信息(日期和时间)并进行数字签名(加密)。
进而，由于终端计算设备或者交易一方的设备，即本地设备因为技术原因或商业原因往往是不可信的，所以以往的为了生成可信数字时间戳采用(trusted time stamp)的方法，如图1所示，包括：首先在本地提取需要加时间戳的数据(或文件)的摘要(digest)，接着将摘要发送到一个可信的数字时间戳服务器(DTS)，然后由DTS在摘要上附加收到该摘要时的时间信息并进行数字签名，作为可信的数字时间戳返回。
这样每次生成数字时间戳时都需要与数字时间戳服务器进行通信，为此，人们又提出了利用在本地的可靠同步的时钟来生成时间戳，例如美国专利US2002/0056042公开了这样的方法和系统(其全部内容被包含于此以供参考)。但是，为了使本地时钟可靠地同步又增加了系统的复杂性。
发明内容
为了解决以上描述的现有技术中的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种生成可信数字时间戳的方法，包括：从一个公共时间源获得第一时间信息和对应的随机代码；以及利用上述获得的第一时间信息和随机代码生成数字时间戳。
根据本发明的另一个方面，提供了一种本地可信数字时间戳生成装置，包括：时间信息接收器，用于从一个公共时间源接收时间信息和对应的随机代码；摘要计算单元，用于根据将被加时间戳的数据计算摘要；以及数字签名合成单元，用于将由所述摘要计算单元计算出的所述摘要和由所述时间信息接收器接收的所述时间信息和随机代码合并，并附加数字签名。
根据本发明的另一个方面，提供了一种公共时间源，用于连续地提供表示当前时间的时间信息和对应的随机代码。
优选地，该公共时间源，包括：时钟；随机代码生成器，用于连续地生成随机代码；以及时间信息发送装置，用于发送所述时钟的当前时间和所述随机代码生成器新生成的随机代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种公共时间信息接收记录装置，用于连续地接收并记录来自一个公共时间源的时间信息和对应的随机代码。
优选地，该公共时间信息接收记录装置，包括：时间信息接收装置，用于从所述公共时间源接收所述时间信息和对应的随机代码；时间信息记录装置，用于记录所述接收的时间信息和随机代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种生成可信数字时间戳的系统，包括：前面所述的本地可信数字时间戳生成装置和根前面所述的公共时间源。
根据本发明的另一个方面，提供了一种验证数字时间戳的方法，包括：记录由一个公共时间源发出的时间信息和对应的随机代码；提取时间戳中包含的时间信息和随机代码；以及比较所述提取出的时间戳中的随机代码和记录的与该时间戳中的所述时间信息对应的随机代码，如果一致则判断该时间戳可信，如果不一致则判断该时间戳不可信。
附图说明
相信通过以下结合附图对本发明具体实施方式的说明，能够使人们更好地了解本发明上述的特点、优点和目的。
图1是现有技术的生成可信数字时间戳的方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施例的生成可信数字时间戳的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施例的生成可信数字时间戳的方法的详细流程图；
图4是展示根据本发明一个实施例的本地可信数字时间戳生成装置的结构的方块图；
图5是展示根据本发明一个实施例的公共时间源的结构的方块图；
图6是展示根据本发明一个实施例的公共时间信息接收记录装置的结构的方块图；
图7是根据本发明的一个实施例的验证数字时间戳的方法的流程图；
图8是根据本发明一个实施例的生成可信数字时间戳的系统的示意结构图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明的各个优选实施例进行详细的说明。
生成可信数字时间戳的方法
本发明提供了一种生成可信数字时间戳的方法。图2是根据本发明的一个实施例的生成可信数字时间戳的方法的流程图。如图2所示，首先步骤201，从一个公共时间源获得时间信息和对应的随机代码。本实施例中的公共时间源可以连续生成准确的时间和与每个时间对应的随机代码，并且发送给需要生成时间戳的本地设备(后面描述的本地可信数字时间戳生成装置)，其中随机代码可以是随机生成的随机数，后面将对该公共时间源进行详细说明。
接着步骤205，在本地利用上述获得的时间信息和随机代码生成数字时间戳。具体地，在本地将获得的时间信息和对应的随机代码附加在要加时间戳的数据的摘要上，并进行数字签名(加密)。
本实施例的方法，通过将一个公共时间源发出的不可预测的随机代码与时间信息对应地包含在时间戳内，可以可靠地证明该时间戳是在该时间信息所示的时刻之后生成的。这是因为，在该时间信息所示的时刻之前，无法预测到随机代码的内容。因此，采用本实施例，无需设置本地时钟和进行本地时间同步，就可以在本地生成可信的数字时间戳。
进而，图3是根据本发明的另一个实施例的生成可信数字时间戳的方法的详细流程图。如图3所示，首先在步骤301，对希望加时间戳的数据(文件)提取摘要。如本领域技术人员所知，可以利用各种数字摘要提取方法，如安全Hash编码法(SHA：Secure Hash Algorithm)或MD5(MDStandards for Message Digest)等，来提取摘要。本发明对于摘要的提取方式以及提取出的摘要的格式并没有特别限制。
接着，在步骤305，从公共时间源接收时间信息(T1)和对应的随机代码。如前所述，公共时间源连续地生成准确的时间信息和与每个时间信息对应的随机代码，并且发送给需要生成时间戳的本地设备，其中随机代码可以是随机生成的随机数。
接着，在步骤310，在摘要上附加接收到的时间信息(T1)和对应的随机代码。
接着，在步骤315，判断是否需要服务器时间戳，如果是则进行到步骤320，如果否，则进行到步骤330。
在步骤320，将附加了时间信息和随机代码的摘要，作为请求发送给时间戳服务器，请求该服务器生成服务器时间戳。在此，生成服务器时间戳的过程与现有技术相同，通常地，时间戳服务器在接收到请求后，在该请求上附加表示接收时刻的时间信息(T2)并进行数字签名，然后作为响应返回给请求方，步骤325。
然后，在步骤330，在本地附加数字签名，并在步骤335，输出生成的可信数字时间戳。
由以上描述可知，本实施例通过将一个公共时间源发出时间信息(T1)和时间戳服务器附加的接收到请求的时间信息(T2)进行组合，可以精确、可靠地证明一个事件(数字时间戳的生成)是在时间(T1)和时间(T2)之间发生的。
在本实施例中，对于数字签名的方式没有特别限制，可以是采用密钥对(key pair)的方式，或者其他方式，只要可以起到防止篡改的作用即可。另外，在本实施例中，对于时间戳服务器产生服务器时间戳的方式也没有特别限制。
进而，在本实施例中，虽然如图3所示是在提取摘要(步骤301)之后，从公共时间源接收时间信息(T1)和随机代码(步骤305)，但是，不限于此，例如也可以在提取摘要之前或与处理过程的其他步骤并行地执行步骤305。换句话说，在本地数字时间戳生成装置(后面将详细描述)中，并行地连续接收来自公共时间源的时间信息(T1)和对应的随机代码，以供需要时使用。
可替代地，当认为时间戳服务器的数字签名足够时，图3中的步骤330，即在本地加数字签名，也可以被省略。
公共时间源
在同一发明构思下，本发明还提供了一种用于生成可信数字时间戳的公共时间源。图5是展示根据本发明一个实施例的公共时间源的结构的方块图。如图5所示，本实施例的公共时间源500包括：时钟501；随机代码生成器505，用于连续地生成随机代码；以及，时间信息发送装置510，用于发送所述时钟的当前时间信息和与该时间信息对应的所述随机代码生成器新生成的随机代码。
优选地，本实施例的公共时间源500可以作为授时系统的一部分来实现，例如，作为网络授时系统的授时服务器，卫星授时系统的授时卫星、和陆基无线授时系统的授时信号发射装置等。相应地，时间信息发送装置510就需要采用不同的传输媒介，例如，无线电、微波、网络线路等，这些对于本领域技术人员来所是可以已知的。但是，与传统的授时系统不同，本实施例的公共时间源500，除了发出当前时间信息以外，还与每一次发出当前时间信息对应地发出一个随机代码，该随机代码将被本地可信数字时间戳生成装置(后面描述)用来生成数字时间戳。
优选地，公共时间源500中的随机代码生成器505是一个真正的随机数生成装置，例如，利用热电阻的随机数生成装置，而不是利用程序生成的伪随机数生成装置。这样可以更好地保证随机代码的不可预测性，从而可以保证生成时间戳的可信性。
另外，图5所示公共时间源500的各个组成部分，可以物理地分布在不同的位置而操作地实现公共时间源500的整体功能，例如，在无线授时系统中，时钟501和时间信息发送装置510可以分开放置；并且时钟501也可以是多个时钟同步形成的时钟系统，例如，UTC(CoordinatedUniversal Time)系统。
本地可信数字时间戳生成装置
在同一发明构思下，本发明还提供了一种本地可信数字时间戳生成装置。图4是展示根据本发明一个实施例的本地可信数字时间戳生成装置的结构的方块图。如图4所示，本实施例的本地可信数字时间戳生成装置400包括：时间信息接收器410，用于从一个公共时间源(如前面描述的公共时间源500)接收时间信息和对应的随机代码；摘要计算单元401，用于根据输入的希望加时间戳的数据(文件)计算数字摘要，对于摘要的计算方式前面已经进行了描述；数字签名合成单元405，用于将由摘要计算单元401计算出的数字摘要和由时间信息接收器410接收的时间信息和随机代码合并，并附加数字签名。
在此，摘要计算单元401和数字签名合成单元405构成了本发明的本地时间戳生成单元，用于利用由时间信息接收器410获得的时间信息和随机代码生成数字时间戳。
进而，图4所示的本地可信数字时间戳生成装置400还包括：时间信息缓冲器415，用于临时保存由时间信息接收器410接收到的时间信息和对应的随机代码；通信单元420，用于与时间戳服务器(DTS)通信，向时间戳服务器提出时间戳服务请求并接收来自所述时间戳服务器的响应；以及输出单元425，用于输出生成的数字时间戳。
利用本实施例的本地可信数字时间戳生成装置，可以实现前面所述的生成可信数字时间戳的方法。具体地，由摘要计算单元401对希望加时间戳的数据(文件)提取摘要；由时间信息接收器410，通过公共时间源500的时间信息发送装置510所使用的传输媒介，从公共时间源接收时间信息(T1)和相应的随机代码；由数字签名合成单元405，在摘要上附加接收到的时间信息(T1)和随机代码，并且附加数字签名；由输出单元425输出生成的时间戳。进而，如果需要，通信单元420，将附加了时间信息和随机代码的摘要，作为请求发送给时间戳服务器，请求该服务器生成服务器时间戳，并从时间戳服务器接收返回的服务器时间戳，然后该服务器时间戳返回给数字签名合成单元405。并且，对于来自时间戳服务器的服务器时间戳，还可以进一步利用以上机制附加本地签名或本地时间戳，从而进一步增加可靠性。
优选地，本实施例中，时间信息接收器410可以连续不断地接收来公共时间源500的时间信息和对应的随机代码，并临时保存在时间信息缓冲器415中，以便随时在需要时取出使用。
可替代地，如果不需要服务器时间戳，本实施例中的通信单元可以省略。
公共时间信息接收记录装置
在同一发明构思下，本发明还提供了一种公共时间信息接收记录装置。图6是展示根据本发明一个实施例的公共时间信息接收记录装置的结构的方块图。如图6所示，本实施例的公共时间信息接收记录装置600包括：时间信息接收装置601，用于通过公共时间源500的时间信息发送装置510使用的传输媒介，从公共时间源500接收时间信息和对应的随机代码；以及时间信息记录装置600，用于记录由时间信息接收装置601接收的时间信息和随机代码。
利用本实施例的公共时间信息接收记录装置600，可以记录保存由公共时间源500发出的时间信息和对应的随机代码，以用于公众验证采用本发明生成的数字时间戳。优选地，可以将本实施例的公共时间信息接收记录装置600或者由本实施例的公共时间信息接收记录装置600记录的时间信息和对应随机代码数据放置在可以公共访问的网络服务器上，从而提供给公众查阅，用于验证数字时间戳。
验证数字时间戳的方法
在同一发明构思下，本发明还提供了一种验证数字时间戳的方法。图7是根据本发明的一个实施例的验证数字时间戳的方法的流程图。如图7所示，首先在步骤701，记录由公共时间源发出的时间信息和对应的随机代码。具体地，这一步骤可以由上述公共时间信息接收记录装置600进行，并且这一步骤可以与本实施例的方法中的其他步骤并行地执行，例如，由上述公共时间信息记录装置执行。
接着，在步骤705，提取希望验证的时间戳中包含的时间信息和随机代码。具体地例如，利用公钥将时间戳解密，取出包含其中的时间信息和随机代码。当然，如果数字签名的方式不同，这一步骤也可以有所变化，本发明对此并没有特别的限定。
接着，在步骤710，比较时间戳中的随机代码和(由公共时间信息接收记录装置600)记录的与该时间戳中包含的时间信息对应的随机代码；并且在步骤715，判断这两个随机代码是否一致，如果一致，则认为该时间戳是可信的(步骤720)，如果不一致，则认为该时间戳是不可信的，是被篡改或伪造的(步骤725)。
采用本实施的方法，对于由前面所述方法生成的数字时间戳，通过核对数字签名和比较数字时间戳中的随机代码是否为当时公共时间源生成的随机代码，便可以可靠地进行验证。具体地，只有当验证本地数字签名是合法的，并且时间戳中的时间和随机代码的对应关系是正确的时，才判断该时间戳是可信的，否则判断为不可信。
进而，如果希望验证的数字时间戳中还包含时间戳服务器的数字签名，例如在生成过程中请求时间戳服务器附加了服务器时间戳，则还需要检验该服务器的数字签名是否合法，只有当服务器的数字签名也是合法的时，才判断该数字时间戳是可信的，否则判断为不可信。在此，对于检验该服务器的数字签名是否合法的方式，本发明没有特别的限定，只要与该服务器加时间戳时的方式对应即可。
生成可信数字时间戳的系统
在同一发明构思下，本发明还提供了一种生成可信数字时间戳的系统。图8是根据本发明一个实施例的生成可信数字时间戳的系统的示意结构图。如图8所示，该系统包括：前面所述的公共时间源801、可信时间戳生成装置811～81n、时间戳服务器(DTS)820和公共时间信息接收记录装置830。其中，从前面的描述可知，为了生成可信数字时间戳，该系统至少包括一个公共时间源801和一个可信时间戳生成装置811。
本发明的上述本地可信数字时间戳生成装置、公共时间源、公共时间信息接收记录装置以及它们各自的组成部分可以以硬件和软件方式实现，并且根据需要可以和其他装置结合，例如，本发明的本地可信数字时间戳生成装置可以实现在个人计算机、笔记本计算机、掌上型计算机、PDA、数字照相机、数字录像机、移动电话、文字处理机等各种带有计算功能的设备上。
以上虽然通过一些示例性的实施例对本发明的可信数字时间戳生成的方法、装置和系统、以及公共时间源、公共时间信息接收记录装置和验证数字时间戳的方法进行了详细的描述，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，包括：
从一个公共时间源获得第一时间信息和对应的随机代码；以及
利用上述获得的第一时间信息和随机代码生成数字时间戳。
2.根据权利要求1所述的生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，所述生成数字时间戳的步骤包括：
根据将被加时间戳的数据计算摘要；
在所述摘要上附加时间信息和随机代码；以及
附加数字签名。
3.根据权利要求1所述的生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，所述生成数字时间戳的步骤包括：
根据将被加时间戳的数据计算摘要；
在所述摘要上附加所述时间信息和随机代码合，并请求一个时间戳服务器对其生成服务器数字时间戳；以及
由所述时间戳服务器生成服务器数字时间戳。
4.根据权利要求3所述的生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，所述生成数字时间戳的步骤还包括：
接收所述时间戳服务器生成的数字时间戳；以及
在本地对所述时间戳服务器生成的数字时间戳附加数字签名。
5.根据权利要求3所述的生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，由所述时间戳服务器生成数字时间戳的步骤，包括：
附加表示所述服务器收到所述请求的时间的第二时间信息；以及
附加所述服务器的数字签名。
6.根据权利要求1所述的生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，所述随机代码是真正随机生成的随机数。
7.一种生成可信数字时间戳的方法，其特征在于，包括：
根据将被加时间戳的数据计算摘要；
从一个公共时间源获得第一时间信息和对应的随机代码；
在所述摘要上附加所述时间信息和随机代码；以及
附加数字签名。
8.一种本地可信数字时间戳生成装置，其特征在于，包括：
时间信息接收器，用于从一个公共时间源接收时间信息和对应的随机代码；以及
本地时间戳生成单元，用于利用所述时间信息接收器获得的所述时间信息和随机代码生成数字时间戳。
9.根据权利要求8所述的本地可信数字时间戳生成装置，其特征在于，本地时间戳生成单元，包括：
摘要计算单元，用于根据将被加时间戳的数据计算摘要；以及
数字签名合成单元，用于将由所述摘要计算单元计算出的所述摘要和由所述时间信息接收器接收的所述时间信息和随机代码合并，并附加数字签名。
10.根据权利要求8所述的本地可信数字时间戳生成装置，其特征在于，进一步包括：
通信单元，用于与时间戳服务器通信，向所述时间戳服务器提出时间戳服务请求并接收来自所述时间戳服务器的响应。
11.根据权利要求10所述的本地可信数字时间戳生成装置，其特征在于，所述数字签名合成单元进一步对来自所述时间戳服务器的时间戳附加数字签名。
12.根据权利要求8所述的本地可信数字时间戳生成装置，其特征在于，进一步包括：
时间信息缓冲器，用于临时保存从所述公共时间源接收到的时间信息和对应的随机代码。
13.一种公共时间源，其特征在于，连续地提供表示当前时间的时间信息和对应的随机代码，包括：
时钟；
随机代码生成器，用于连续地生成随机代码；以及
时间信息发送装置，用于发送所述时钟的当前时间和所述随机代码生成器新生成的随机代码。
14.根据权利要求13所述的公共时间源，其特征在于，所述随机代码生成器是一个真正随机数生成器。
15.一种公共时间信息接收记录装置，其特征在于，连续地接收并记录来自一个公共时间源的时间信息和对应的随机代码，包括：
时间信息接收装置，用于从所述公共时间源接收所述时间信息和对应的随机代码；
时间信息记录装置，用于记录所述接收的时间信息和随机代码。
16.一种生成可信数字时间戳的系统，其特征在于，包括：
至少一个根据权利要求8～12的任意一项所述的本地可信数字时间戳生成装置；
根据权利要求13～14的任意一项所述的公共时间源。
17.根据权利要求16所述的生成可信数字时间戳的系统，其特征在于，进一步包括：时间戳服务器。
18.一种验证数字时间戳的方法，其特征在于，包括：
记录由一个公共时间源发出的时间信息和对应的随机代码；
提取时间戳中包含的时间信息和随机代码；以及
比较所述提取出的时间戳中的随机代码和记录的与该时间戳中的所述时间信息对应的随机代码，如果一致则判断该时间戳可信，如果不一致则判断该时间戳不可信。
19.根据权利要求18所述的验证数字时间戳的方法，其特征在于，所述时间戳中还包含本地数字签名，所述方法进一步包括：
检验所述时间戳的本地数字签名是否合法，并且，当所述时间戳的本地数字签名不合法时，判断该时间戳不可信。
20.根据权利要求18所述的验证数字时间戳的方法，其特征在于，所述时间戳中还包含时间戳服务器的数字签名，并且所述方法进一步包括：
检验所述时间戳服务器的数字签名是否合法，并且，当所述时间戳服务器的数字签名不合法时，判断该时间戳不可信。
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