[发明专利]协商组群密钥的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种协商组群密钥的方法和设备。

背景技术

Ad Hoc网络是一种多跳、自组织、拓扑结构动态变化的网络，节点移动频繁，电能储备有限，而且节点之间的信任关系以及无线传输链路都比较脆弱，这些特点使得对于Ad Hoc网络的组密钥协商协议的设计与传统方案具有很大的不同。在Ad Hoc网络中，为了保证通信安全，通常需要对消息进行加密后再传输，由于对称密码体制在效率上具有优势，因此采用群组共享密钥能在很大程度上降低消息处理的复杂性。同时，Ad Hoc网络也是一种动态对等群组，缺少固定的可信第三方支持，因此用于加密消息的组会话密钥必须通过所有组成员协商建立，提高组密钥的安全可靠性。另外，Ad Hoc网络组密钥协商协议还应考虑网络的动态拓扑特性，所以要求密钥协商协议能够实现密钥的前向安全性以及后向安全性，并能有效支持节点的加入与退出。

现有技术中有一种Joux三方密钥协商协议，以三个用户U₁，U₂和U₃协商一个共享密钥为例，参见图1，该协议的运行过程如下：

步骤101：选择系统参数，为每个用户选择两个阶为q、建立在椭圆曲线上的循环乘群G1和G2，g为群G1的生成子，并且循环乘群G1和G2具有可有效计算的双线性映射，即G1上的一个元素与G2上的一个元素的乘积是G2上的另外一个元素，表示为G1×G2-＞G2，这里在G1和G2上的双线性对的计算是比较容易的，就称作是可计算的。设g与g的双线性映射记为Q，Q为乘群G2的生成子。

步骤102：U1随机选择然后计算公开值R1＝g^x1，并将R1发送给U2和U3；U2随机选择然后计算公开值R2＝g^x2，并将R2发送给U1和U3；U3随机选择x3，然后计算公开值R3＝g^x3，并将其发送给U1和U2。

步骤103：U1根据收到的公开值R2和R3及x1计算三方会话的密钥Key＝Q^x1x2x3；U2根据R1和R3及x2计算三方会话的密钥Key＝Q^x1x2x3；U3根据R1和R2及x3计算三方会话的密钥Key＝Q^x1x2x3。

通过上两步的计算，用户U1，U2和U3得到了相同的会话密钥，即密钥Key＝Q^x1x2x3。

基于Joux三方密钥协商协议，现有技术还构造了群密钥协商协议，下面简单介绍该群密钥协商协议如下：

该协议有三个算法，分别是3-群密钥协商算法(3-G)，2-群密钥协商算法(2-G)和群密钥协商算法(KG)。

在密钥协商前，每个群组分别选择两个阶为q的建立在椭圆曲线上的群G1和G2，其中，G1为加法循环群，G2为乘法循环群，P为群G1的生成子；这两个群有可计算的双线性映射。另外，设P与P的双线性映射记为W，W也是群G2的生成子。

设有n个用户进行密钥协商，用U表示用户集合的子集。对于每一个用户i，其公钥为Qi，该公钥与其身份相关。系统自身选取一个随机数s，然后计算sP作为系统的公钥P(pub)，而各个用户的长期私钥Si＝sQi。

这里先介绍3-群密钥协商算法(3-G)：设有三组用户进行密钥协商，分别为U1，U2，U3，其临时私钥分别为S1，S2，S3。在这三组用户中，每组有一个代表，不失一般性，设成员A1为U1的代表，成员A2为U2的代表，成员A3为U3的代表。成员A1进行如下计算：

1)计算临时私钥S1和P的乘积P1，即P1＝PS1；

2)计算P1的Hash函数得到D1，即D1＝H(P1)；然后以D1乘以S1并加上临时私钥S1和P1的乘积得到T1，即T1＝D1S1+S1P1；

3)成员A1将P1和T1发送给其它组群中的各个成员。

成员A2和成员A3也进行上述步骤，成员A2将P2和T2发送给其它组群中的各个成员，成员A3将P3和T3发送给其它组群中的各个成员。

最后，U1内的成员根据收到的P2和T2、P3和T3，以及临时私钥S1生成共享密钥Key＝H(W^S1S2S3)；U2内的成员根据收到的P1和T1、P3和T3，以及临时私钥S2生成共享密钥Key＝H(W^S1S2S3)；U3内的成员根据收到的P1和T1、P2和T2，以及临时私钥S3生成共享密钥Key＝H(W^S1S2S3)。