TW425821B - Key management method - Google Patents

Description

_^2582 1 五、發明說明（1) 密錄是有關於一種密碼通訊，且特別是有關於一種 齋棋答饰法，用以解決網路系統的監聽問題。利用這種 ί:所♦:法，每個密鑰管理中心均無法單獨推導得到加 授權監：期=用且監聽者合成得到的密鑰亦只能在合法 第1圖即現行密碼通訊的示意圖。在第丨圖中，密鑰管 =CA是用來儲存使用者與使用者之間的通訊密鑰，藉 y 、護其間傳遞資料的隱密性。當使用者p;及使用者p.要 在電話系統或網路系統上進行密碼通訊時，傳送端（如使 用者匕）首先會將欲傳遞的訊息爪送至加密裝置1〇，並 通訊密鑰K〖j將其加密後輸出；接收端（如使用者p.)則舍、 解碼裝置20接收加密後的訊息，並利用通訊密鑰^ = 密以得到原始訊息m。因此，當某監聽者pk被合法&權以 對使用者Pi及使用者Pi的通訊進行監聽時，密鑰管理中心 CA便會將對應的通訊密鑰Kij交給監聽者匕。不過，現行^ 鑰通訊系統的密鑰更換頻率偏低’因此監聽者匕亦可能1 非合法授權期間，以先前取得的通訊密鑰Kij進行監聽，、生 成監聽者ϊ監權的問題。另外，所有通訊密輪均存在一、 密鑰管理中心CA ’亦可能有監守自盜的情形。 有鑑於此’本發明的目的就是提供一種密瑜管理方 法’其中，每個密鑰管理中心均無法單獨推出加解密用的 密錄’因此可避免密输管理中心的監守自盜。 、 本發明的另一個目的就是提供一種密鑰管理方法， 中’每個密鑰管理中心送出的雜湊值均與目前時間相關'

第4頁 425821 五、發明說明（2) 因此監聽者合 本發明的 中’每個密錄 因此每個密碼 本發明的 中，每個密鑰 算上增加的負 速的）’其中m 為達上述 法’用以防止 係：首先，將 個通訊次密錄 上述群組次密 及特定公開資 根據監聽者的 並且密餘管理 鑰’送至監聽 中心的雜湊值 聽密鑰而進行 在這種密 所有雜湊值可 進行雜湊運算 雜凑值以得到 為讓本發 成的密 再一個 管理中 管理中 又 個 管理中 載非常 為網路 及其他 —網路 此網路 ，並提 鑰及通 訊有關 合法監 中心彼 者；接 ，藉以 監聽動 鑰管理 以分別 以得到 鑰不會在非合法於 目的就是提供一i榷期間内被濫用。 心送出的雜凑值鑰管理方法’其 心儲存的次密鑰2目前時間：關， 羯' 吏新頻率可以降低。 目的就是提供_链〜千 ^択種密鑰管理方法，其 心只而儲存0(m”的次密鑰，因此計 有限（因為雜湊函數的運算是非常快 系統的使用者數目。 目的，本發明乃提供—種密鑰管理方 系統的非法監聽。這種方法的步驟 系統的密鑰分成數個群組次密鑰及數 供數個密鑰管理中心，分別用以保管 訊次密鑰、並計算與上述通訊次密鍮 的雜湊值；然後，密鑰管理中心便會 聽授權證明’將雜湊值送至監聽者、 此交換上述群組次密論以計算監聽密 著，監聽者便可以合成所有密鑰管理 得到加解密密鑰，其可以搭配上述監 作。 方法中，公開資訊可以是目前時間。 將通訊次密鑰與目前時間相加後，再 。而所需的加解密密鑰則是相加所有 明之上述.和其他目的、特徵、和優點能更明

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顯易It下文特舉一較佳實施例 細說明如下：

並配合所附 圖式，作詳 圖式說明 第1圖為現有密碼通訊的示意圖；以及 第2圖為本發明密碼通訊的示意圖。 實施例 為避免密鑰管理中心的 合法授權期間的監聽行為， 密鑰分置於數個可信任的密 中〜均無法單獨得到加解密 密鑰中加入目前時間的考慮 授權監聽期間使用。 監守自盜，並避免監聽者在非 本發明的主要精神為：將通訊 餘管理中·心’使每個密餘管理 用的通訊密鑰；以及，在通訊 ’使得該通訊密鑰只能在合法 第2圖即是本發明密碼通訊的示意圖。在第2圖中，假 设使用者ρ;及使用者Pj是使用作為互相通訊的密鑰，且

所有使用者都經過適當的分組，其中使用者匕及使用者匕 同在w組。 J 在一般無監聽者的情況下，欲傳遞訊息m的使用者戸1 首先會以游錄y丨]將明文加密以得到&丨（m)，然後再傳給加 解密裝置1 0。而加解密裝置1 〇則在接收到使用者加密過的 資料Eyij(m)後，利用密鑰再進行加密以得到E[[ij[Eyij (m )]，輸出至通訊設備1 2。在這裡，通訊設備1 2可以是路 由器（1?01^6]：)或網間連接器（(^1;^叼）。接著，通訊設備 12再利用網路密鑰Kmn將接收到的資料EKij[Eyij(m)]加密以 得到^!>[5：川[£叫（111)]]，然後傳送至接收端的通訊設備18解

425 82 1 五、發明說明

密以得到EKi〗[Eyi〗(m )] ’接著再傳送至接收端的加解密穿 2〇。加解密裝置20利用密鑰^解密以得到Eyi/m)，傳送^至 ，收jPj。接收端匕再利用密輪、對接收到的資料進行解 密以得到原來的明文訊息m。密鑰Ku及、的計算公式如

Yij = ewXl] (mod η) (1 )

Kij = f (R 丨 j + t) + f (ru + t) (2) 在式（1)中，ew、n、Xii都是群組次密鑰，且分別由兩 個可信任的密鑰管理中心TKC3、TKC2負責保管。例如，密 餘管理中心TKq可負責保管次密餘ew及!！，密餘管理中心 TKC2則可負責保管次密鑰&。其中％與^是群組*所共用的 次密餘’而Xij則是Pi、P」間通訊專用的次密鑰。這種設計 可以讓用以使密鑰保管中心減少需要保管的密餘。 為防止密錄管理中心的監守自盜，本發明特別設計至 少二個密鑰管理中心（如TKC!、TKC2)以保管所有使用者的 密鑰。在沒有分組的情況下’任何一把密餘都必須拆成二 把次密鑰以讓密鑰管理中心TKC!、TKC2分別保管。因此若 原先有k把密鑰的話，密鑰管理中心TKCi、TKc2總共就要保 管2 k把次密鑰。有鑑於此，本發明乃將所有密鑰分成m組 U<k)。如此，只要保管k + nl把次密鑰（較2k為少）即可，因 為ew有111個，xu有k個。 另外，在有監聽者的情況下’上述通訊設備1 2則會直 接將接收到的資料傳出去而不進行加密的動作。因此，監 聽者所需要的密鑰並沒有增加，且接收端的通訊設備丨8亦

425821 ______—---- — - 五、發明說明（5) 不需進行解密的動作。此時’監聽者是接收通訊設備12傳 送至網路上的資料。 在式（2)中，f是公開的單向雜湊函數（one-way hash function) ; t是目前時間，亦是公開的資訊；Rn及1^則是 使用者P.及使用者Pj的通訊次密錄’其分別由密論管理中 心TKq及密鑰管理中心TKC2負責保管。 利用這種架構，當監聽者匕被授權在t時間允許監聽 使用者Pi及使用者Pj的通訊時’監聽者pffl便可以從負責保 管通訊次密錄匕』的密錄管理中心TKQ取得雜凑值f ( + t)、並從負責保管通訊次密鑰的密鑰管理中心TKC2取 得雜湊值f (ru + t)，藉以自行計算求得加解密密鑰。隨 後，密鑰管理中心TKC2會將次密鑰Xij傳給密鑰管理中心 TKq，使其得利用〜、n、Xij計算出監聽密鑰yij、並將密鑰 Yu傳送給監聽者Pn。而監聽者PB便可以利用得到的密鑰K u、yu監聽使用者匕及使用者ρ』的通訊。 在這種架構下，因為密鑰yu必須同時得到次密鑰ew、 n、Xij才能計算出來，因此密鑰管理中心TKCi (雖然知道次 密鑰ew及11 ’但不知道次密鑰5^)及密鑰管理中心TKC2(雖然 知道次密鑰Xij ’但不知道次密鑰^及“均無法單獨計算出 所需的監聽密鑰71]。 另外’因為L必須同時得到通訊次密鑰L及1^才能利 用單向雜湊函數f計算出來，因此任何一個密鑰管理中心 亦無法單獨求出所需的加解密密鑰Ku。 再者，若監聽者被授權在I時間及ΐ2時間監聽使用

• 425821 五、發明說明（6) 者Pi及使用者？]的通訊，則監聽者匕可以自密鑰管理中心 TKCi取得雜凑值f (Rjj + ti)及{ (Rij + t2)、並自密鑰管理中心 TKC2取得雜湊值，並據此算出使用於tl 時間的密鑰Kin = f (Rij + ti) + f (rij + ti)以及使用於t2時間的密 = + + 。但是，由於單向雜湊函數f為 不可逆的函數’因此監聽者PB並無法經由這些雜湊值而得 到所需的通訊次密鑰Ru及1^。 另外’若監聽者Ρ„被授權在t時間監聽使用者？3和使用 者Pb的通訊及使用者PC和使用者？0的通訊，則監聽者可以 得到雜湊值f(Rab+t)和 f(rab + t)及f(Rcd + t)和 f(rcd + t)。但 是，由於單向雜湊函數f為不可逆的函數，因此監聽者匕 仍舊無法經由這些雜湊值而得到所需的通訊次密錄和rab 及通訊次密鑰Rcd和red。 3 3 再者，若監聽者被授權在1時間及％時間監聽使用 者匕和使用者匕的通訊及使用gpc和使用者6的通訊，則監 聽者卩„可以得到雜湊值fd+h)和f(rab + ti)、和孤 Η。％)、f(Rab + t2)和f(rab + t2)、f(Rcd + t2#f(rcCdd \。口但 是’由於單向雜凑函數f為不可逆的函數，因此監聽 仍舊無法經由這些雜凑值而得到所需的通訊次密B 及通訊次密鑰Kcd和rcd。在本發明中，ab ab 如由密鑰管理中心所掌握的監聽開關’使^/八⑮ 正機關（譬如政府主管機關）可利用這種機制選擇開 的時機。也因此’這種架構還是安全的，P & & 法授權的時間裡達成監聽目的。 服0

425821 五、發明說明（7) 綜上所述’在本發明的密鑰管理方法中，每個密鑰管 理中心均無法單獨推導出加解密用的密鑰，因此可避免密 鑰管理中心的監守自盜。另外，每個密鑰管理中心送出的 雜湊值均與目前時間相關，因此監聽者合成的密鑰不會在 非合法授權期間内被濫用，且每個密碼管理中心儲存的次 密鑰更新頻率亦可以降低。 與習知方法比較，本發明的密鑰管理方法增加了限制 監聽授權的功能，卻僅需要額外保存〇 ( m2 )的次密鑰，其 中m為網路系統的使用者數目’在計算上增加的負載非常 有限（因為雜湊函數的運算是非常快速的）。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用上 限明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精; 内’當可做更動與潤飾’因此本發明 視後附之申請專利範圍所界定者為準。 乾圍，

Claims (1)

1. ^25821 . 六、申請專利範圍 - 1 _種也、餘管理方法，用以防止一網路系統的非法監 聽’其步驟包括： 將該網路系統的密鑰分成複數群組次密鑰及複數通訊 次密鑰； 提供複數密鑰管理中心，分別保管該些群組次密鑰及 該些通訊次密鑰，並計算與—公開資訊及所保管之該些通 訊次密錄有關的一雜湊值； 該些密錄管理中心根據一監聽者的合法監聽授權證明 以將各自之該雜湊值送至該監聽者； 該些密鑰管理中心根據該監聽者的合法監聽授權證明 以交換該些群組次密鑰，藉以計算得到一監聽密鑰，送至 該監聽者；以及 該監聽者合成該些密鑰管理中心送來的雜湊值以得到 一加解密密鑰’搭配該監聽密鑰以進行監聽。 2. 如申請專利範圍第1項所述的密鑰管理方法，其 中’該公開資訊係一目前時間。 3. 如申請專利範圍第2項所述的密鑰管理方法，其 中’各個該些雜湊值係分別將該些通訊次密鑰與該目前時 間相加後’再進行雜湊運算以得到。 4. 如申請專利範圍第3項所述的密鑰管理方法，其 中’該加解密密输係將各個該座雜凑值相加以得到。