[发明专利]一种基于对称密钥池的改进型AKA身份认证系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于对称密钥池实现的身份认证系统和方法，身份认证时请求方和鉴权方以密文方式交互鉴权请求、提问消息、应答消息和返回消息；鉴权请求和提问消息加密时采用鉴权密钥，鉴权请求中主动提出协商密钥的长度和生成协商密钥的使用算法标识；而在提问消息中则返回协商密钥的算法；在之后的应答消息和返回消息加密时，不再使用鉴权密钥而采用协商密钥，请求方和鉴权方还采用了双向认证的方式，本发明在现有AKA身份认证方法基础上进一步改进而提高了安全性。

技术领域

本发明涉及安全通信技术领域，具体涉及一种端到端的鉴权和密钥协商的算法，即通信双方如何进行双向的身份认证和从对称密钥池中取出相同密钥的机制。

背景技术

鉴权是实现信息安全的基本技术，系统通过审查用户的身份来确认该用户是否具有对某种资源的访问和使用权限，同样也可以进行系统与系统间的身份认证。

随着量子计算机的发展，经典非对称加密算法将不再安全，无论是认证还是加解密领域，对称密钥算法将大行其道。比如目前在移动通信领域比较常用的基于对称密钥算法的鉴权方法之一的AKA机制。AKA全称“Authentication and Key Agreement”，即鉴权和密钥协商。顾名思义，AKA机制在身份认证的同时并进行了密钥的协商，为后续通信的加密提供了密钥保障。

作为安全性升级的方案，对称密钥池的方式将是一种保证密钥安全的重要方案乃至主流方案。同时可以对对称密钥池中的全部或部分内容进行加密存储，加密密钥可以存储到对称密钥池宿主的安全隔离装置中。后续对对称密钥池进行密钥操作时，需要由安全隔离装置解密后使用。有关对称密钥池可参见公开号为CN105337726A，发明名称为“基于量子密码的端对端手持设备加密方法及系统”的发明专利文献，公开了一种基于量子密码的端对端手持设备加密方法，其量子通信的两台密钥分发设备之间，通过QKD形成了一对对称密钥池，用于QKD双方的用户进行量子加密通信。

又例如公开号为CN106452740A，发明名称为“一种量子通信服务站、量子密钥管理装置以及密钥配置网络和方法”的发明专利文献，公开了一种量子通信服务站、量子密钥管理装置，两者之间共享同样的量子随机数密钥数据块，该数据块对也可以理解为一对对称密钥池，用于双方的用户进行量子随机数密钥的加密通信。

公开号为CN106357649A，发明名称为“用户身份认证系统和方法”的专利文献，公开了一种对称密钥体制的身份认证方法。该发明基于移动密钥装置，采用量子真随机数发生器产生的真随机数作为密钥种子，在身份认证时有限多次使用，兼顾了密钥生成量和安全性问题。

现有技术存在的问题：

1.公开号为CN106357649A的专利文献虽然使用了对称密钥池的技术作为密钥的来源，但是其身份认证是单向的，存在较大的安全隐患。并且该发明在鉴权时没有密钥协商的功能，如需实现，得在鉴权后再开启密钥协商的功能。过程过于繁琐，且增加了鉴权双方的通信负担。

2.现有的AKA机制使用的根密钥非常有限，且协商的密钥都是通过根密钥计算所得，安全性能不高。

发明内容

本发明提供一种基于对称密钥池实现的身份认证系统和方法，在现有AKA身份认证方法基础上进一步改进提高了安全性。

一种基于对称密钥池的改进型AKA身份认证方法，实施在请求方，包括：

向鉴权方发送密文M1形式的鉴权请求，所述密文M1通过鉴权密钥生成，所述鉴权请求中带有第一随机数以及协商密钥的长度和协商密钥的使用算法标识；

接收来自鉴权方的密文M2形式的提问消息，所述密文M2通过鉴权密钥生成，所述提问消息是鉴权方响应于所述鉴权请求而生成，提问消息包括第一随机数、用于生成协商密钥的第二随机数，以及协商密钥的生成算法标识；