[发明专利]一种IKEv1协商使用量子密钥的方法

说明书

一种IKEv1协商使用量子密钥的方法，涉及通信技术领域，可解决现有网络中的加密算法存在被破解，不够安全的技术问题。包括使用量子密钥分发协议QKD产生量子密钥QK，用QK替代或结合Diffie‑Hellman密钥交换产生的共享密钥g^xy，给出了使用QK值计算密钥材料、HASH值的具体步骤，使得生成的IKE SA和IPSEC SA密钥间接使用了量子密钥；在ISAKMP协议中新增量子密钥票据QKT载荷，唯一标识本次产生QK密钥，用QKT载荷替代或结合Diffie‑Hellman密钥交换的KE载荷进行量子密钥交换，给出了IKEv1协商时的具体交换步骤。本发明可以结合新型的量子加密技术，使传统的IPSEC技术能够在IKEv1协商阶段时使用量子密钥生成IKE SA和IPSEC SA，协商阶段的加密和隧道报文的加密因使用了量子密钥而提高了安全性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种IKEv1协商使用量子密钥的方法。

背景技术

IPSEC(Internet Protocol Security因特网协议安全)是一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在IP网络上进行保密而安全的通讯。IKE(InternetKey Exchange)是IPSEC体系结构中的一种主要协议，IPSEC通过IKE协议交换和管理在VPN中使用的加密密钥。IKE有V1和V2两个版本。IKEv1协商安全联盟主要分为两个阶段。IKEv1第一阶段的目的是建立IKE SA，它支持两种协商模式：主模式和野蛮模式。主模式用6条消息完成协商。野蛮模式用3条消息完成协商。野蛮模式的优点是建立IKE SA的速度较快。但是由于野蛮模式密钥交换与身份认证一起进行无法提供身份保护。IKEv1第二阶段的目的就是建立用来传输数据的IPSec SA，通过快速交换模式(3条消息)完成协商。IKEv2简化了安全联盟的协商过程，增加了安全特性和扩展性，IKEv2正常情况使用2次交换共4条消息就可以完成一个IKE SA和一对IPSec SA的协商。IKE的密钥交换是基于Diffie-Hellman算法实现的，Diffie-Hellman算法的安全性是建立在计算大素数离散对数的困难性这一基础上的。随着计算机性能的不断提升，人们开始担心任何基于数学难题的加密算法，终有被破解的一天。目前有一种新技术不以来数学难题，而依赖于物理学原理，这就是量子密钥分发(QKD:Quantum Key Distribution)协议，QKD以量子作为信息的载体，经量子信道传输，在合法的用户之间建立共享密钥。BB84协议是QKD协议中的一个，它通过光的偏振的物理学特性，满足量子学的测不准原理和不可克隆定律，一旦量子信道被监听，就会触发物理定律，从而被发现，保证了量子密钥分发的无条件安全。

发明内容

本发明提出的一种IKEv1协商使用量子密钥的方法，可解决现有网络中的加密算法存在被破解，不够安全的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种IKEv1协商使用量子密钥的方法，包括：

1、在IKEv1协商基础上，增加或修改以下步骤：

1)发起方和响应方采用量子密钥分发协议QKD，产生量子密钥QK，用QK替代或结合Diffie-Hellman的KE密钥交换产生的共享密钥g^xy。

2)使用量子密钥票据QKT，唯一标识本次产生QK。

3)发起方和响应方采用IKEv1协议进行密钥交换，新增QKT载荷替代或结合Diffie-Hellman密钥交换的KE载荷，由发起方发给响应方。

4)对于IKEv1第一阶段的三种身份认证方法，分别采用以下方式计算密钥材料SKEYID：

对于签名：SKEYID＝prf(Ni_b|Nr_b，QK[|g^xy])

对于公钥加密：SKEYID＝prf(hash(Ni_b|Nr_b)，CKY-I|CKY-R)