[发明专利]Russian Cards通信协议的扩展方法

说明书

技术领域

本发明属于安全通信技术领域，涉及Russian Cards通信协议的扩展，可用于通过广播方式不用密钥加密的网络安全通信。

技术背景

在公钥/密钥密码系统里，因为大数的质数因子分解计算复杂度很高从而使得密文得到了有效的保护。也就是说对于任何的算法，它计算大数的质数因子所用的时空复杂度是不能被容忍的。然而公钥/密钥的通信协议的安全性依赖于两个前提条件：(1)通信者的计算能力是有限的，(2)存在因计算能力受限而不易求解的加密方法。然而，不依赖于这些条件的安全通信技术逐渐成为了近些年的研究热点，它们被称为无条件的安全通信协议。具有代表性的就是Russian Cards通信协议，该协议的通信安全不依赖入侵者计算能力，因而即使在计算能力不受限的情况下，通信也是安全的。

“Russian Cards”问题最初在2000年于莫斯科举办的奥林匹克数学竞赛中提出，其内容如下：

三个人从七张牌里抽牌，其中两人各任意抽取三张牌，剩下的一张牌归第三个人所有。手里持三张牌的两人怎样以公告消息的方式来告知对方自己手里的牌，并且不能让第三人知道他们俩手里的牌？

设这三人的名字分别称作：Anne，Bill和Crow。Anne与Bill的通信是公开并且可信的，Crow从他们通信的内容来获取有关他们手里拿的牌的信息。对于Anne和Bill通信双方，Crow就是入侵者。七张牌记作0，...，6。如果Anne或者Bill手里拿的牌是{0，1，2}，我们简记为012。如果Anne拿得是012，Bill拿得是345，Crow拿得是6，我们把七张牌的这样一个分配记为012，345，6。

假设当前七张牌的分配是：012，345，6。“Russian Cards”问题的一个典型的解如下：

Anne公开声称：“我拿的牌是012，034，056，135，246这五个当中的一个。”而后Bill宣称：“Crow手里拿的牌是6。”

当Anne声称完毕，Bill从自己手里的牌345可得知Anne手里拿得是012，进而知道Crow手里的牌是6。Crow从自己手里的牌6得知Anne可能拿012，034，135。但是不能确定是哪个，因为这三种可能包括了除6以为的所有其余六张牌，所以Crow也不知道Anne没有拿哪张牌。当Bill宣称完毕，Anne知道了Crow手里的牌6，进而知道Bill手里拿的牌。

在该问题对应的通信协议中，手持三张牌的人做为通信者，通信者手里拿的牌可编码为密文。该通信协议通过通信者以广播消息方式交换密文来安全地建立会话，身份认证。

但是Russian Cards通信协议存在以下缺陷：

1.Russian Cards通信协议的人数限制在两人之间通信，可供编码的基数只有七个，因为Russian Cards问题只有七张牌。因此不适用于人数超过两人的通信。而且因为密文简单，入侵者可以较容易猜测出来。

2.Russian Cards通信协议只给出了一个理论上的安全通信序列，没有给出该序列的构造规则。

3.Russian Cards通信协议没有给出确定的方法来构造通信者所公布的消息，从而对该协议在实际应用中造成了困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述Russian Cards通信协议的缺陷，提出了一种Russian Cards通信协议的扩展方法，将Russian Cards问题扩充至n个人和n×(n-1)+1张牌，以解决分布式网络环境下以广播方式安全通信的问题。

为实现上述目的本发明对Russian Cards通信协议的扩展，包括如下规则：

抽牌规则：在n个人中，前n-1个人作为通信者，从n×(n-1)+1张牌里各任意抽取n张牌，记为h_k，第n个人作为入侵者，仅抽取一张牌，记为h_in，n＞2；

判定规则：