[发明专利]基于私钥池的抗量子计算点对点消息传输方法和系统

说明书

本发明涉及基于私钥池的抗量子计算点对点消息传输方法各系统，各成员配有密钥卡，密钥卡内存储有私钥密钥池和群组公钥池组，其中群组公钥池组包括与各成员分别对应的公钥池；在发送方利用第一随机数从密钥卡中获取发送方的私钥和接收方的公钥；利用私钥和接收方的公钥生成共享密钥；利用第二随机数生成消息加密密钥和消息认证密钥，利用消息认证密钥对待发送的消息进行运算生成第一认证码，利用消息加密密钥对消息和第一认证码加密得到第一密文；利用第一随机数结合共享密钥生成密钥加密密钥和密钥认证密钥，利用密钥认证密钥对第二随机数进行运算生成第二认证码，利用密钥加密密钥对第一随机数和第二认证码加密得到第二密文；相应发送给接收方。

技术领域

本发明涉及消息保密通信技术领域，尤其涉及一种基于私钥池实现对信息进行加解密和消息认证的安全通信系统。

背景技术

随着21世纪信息革命的爆发和科学技术的不断发展，如何保证用户端之间的安全通信是当前研究的热点。实现对数据加密、传输及隐私等信息安全，无论是日常进行商业活动的企业公司，还是政府机关、银行等都对此有迫切的需求，特别是在当今全球化经济时代，保证信息的无条件安全，是当前公众关注的焦点之一。最早期提出用户端之间通信信息的传递，几乎都是明文信息，非常容易被窃听，安全性较低；后来人们进一步借助基于数学复杂性问题的经典加密算法对信息进行加密。

当前保证网络信息安全的关键技术就是密码技术，而在如今的密码学领域中，主要有两种密码系统，一是对称密钥密码系统，即加密密钥和解密密钥使用同一个。另一个是公开密钥密码系统，即加密密钥和解密密钥不同，其中一个可以公开。

对称密钥密码系统的安全性依赖以下两个因素。第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基于密文本身去解密信息在实践上是不可能的；第二，加密方法的安全性来自于密钥的秘密性，而不是算法的秘密性。对称加密系统最大的问题是密钥的分发和管理非常复杂、代价高昂。对称加密算法另一个缺点是不容易实现数字签名。所以，在当今的移动电子商务领域中的加密算法实现主要是依赖于公开密钥体制。

公开密钥加密系统采用的加密钥匙(公钥)和解密钥匙(私钥)是不同的。由于加密钥匙是公开的，密钥的分配和管理就很简单，公开密钥加密系统还能够很容易地实现数字签名。

随着破解技术的进展和计算机的进步，破解密码的速度提高，密码的安全性正在降低，在理论上仍能够实现对加密算法的破解，因此对加密信息的相关安全性并不能得到完全的保障。例如2010年1月，以色列的研究人员成功破解了3G网络的128位通讯加密算法；2012年6月日本九州大学、富士通研究所及日本信息通信研究机构成功破解了新一代加密算法—“配对加密”，此次破解的密匙长度为923bit，创下了新的世界纪录。

同时随着量子计算机的发展，经典的非对称密钥加密算法将变得更加不安全。无论是加解密还是密钥交换算法，量子计算机都可以通过公钥计算得到私钥，因此现有的经典非对称算法将在量子时代变得不堪一击。

在现有技术中，有一部分对称加密算法的密钥都是基于非对称算法进行协商得到。因此，在量子时代，连密钥都无法得到保障的对称加密协议是无法保障自身消息安全的。

发明内容

本发明提供一种安全性更高的点对点消息传输方法。

本发明基于私钥池的抗量子计算点对点消息传输方法，各成员配有密钥卡，密钥卡内存储有私钥密钥池和群组公钥池组，其中所述群组公钥池组包括与各成员分别对应的公钥池；

所述抗量子计算点对点消息传输方法包括在发送方：

利用第一随机数从密钥卡中获取发送方的私钥和接收方的公钥；

利用发送方的私钥和接收方的公钥生成共享密钥；

利用第二随机数生成消息加密密钥和消息认证密钥，利用消息认证密钥对待发送的消息进行运算生成第一认证码，利用消息加密密钥对消息和第一认证码加密得到第一密文；