[发明专利]基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法及系统

权利要求书

1.基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法，其特征在于，包括步骤：

(1)群组成员通信前，密钥颁发服务器为各个群组成员计算一个ID，通过第一哈希函数将ID映射为群组成员的公钥，再用密钥颁发中心本地存储的系统私钥与群组成员的公钥进行运算，得到群组成员的私钥；密钥颁发服务器将ID、私钥发送给各群组成员；群组内各成员拥有相同的对称密钥池和第一哈希函数，并预先约定好计算对称密钥的方法，即：数据收、发方分别根据对方的ID利用第一哈希函数计算出对方公钥，再用对方公钥与己方私钥计算出对称密钥；

(2)各群组成员预先约定好每次群组通信时群组密钥的选取方法，在进行群组通信时，按照预设选取方式从对称密钥池中选取群组密钥，用群组密钥对所要发送的消息进行加密以及对接收到的消息进行解密，实现群组通信；

(3)当需要进行对称密钥池更新时，管理员发布一个更新密钥，然后计算出各个群组成员的对称密钥，用各群组成员的对称密钥加密更新密钥并发布给相应的群组成员；

群组成员接收到管理员发布的信息时，采用同样的方法计算出对称密钥，用对称密钥解密管理员发布的信息，得到更新密钥；

管理员和各群组成员根据预先约定好的更新方式，用更新密钥与原有对称密钥池中的真随机数序列进行联合计算，得到一组与原序列长度相等的更新后的真随机数序列，将更新后的真随机数序列作为新的对称密钥池。

2.根据权利要求1所述的基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法，其特征在于，步骤(2)中群组通信时群组密钥的选取方法的具体步骤包括：

发送方每次在发送消息前，都生成一个用于计算群组密钥的初始信息；发送方根据初始信息计算群组密钥的初始位置指针，再通过不同的函数对初始位置指针进行计算，为群组密钥中的每一位数据计算一个步长；将每一位数据的步长与初始位置指针进行联合运算，得到群组密钥中每一位数据的指针，根据群组密钥中每一位数据的指针从对称密钥池中取出相应的随机数，组成群组密钥；

发送方用群组密钥加密待发送的信息，然后将加密后的信息连同初始信息一并作为群组信息广播；

接收方根据群组信息中的初始信息计算群组密钥，对群组信息中的加密信息进行解密。

3.根据权利要求1所述的基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法，其特征在于，所述步骤(3)中，用更新密钥与原有对称密钥池中的真随机数序列进行联合计算的具体步骤包括：将密钥池平均分割为K段密钥，将每一段密钥都与更新密钥进行联合计算，将K段密钥的计算结果拼接为一整段密钥，即为更新后的对称密钥池。

4.根据权利要求1所述的基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法，其特征在于，当管理员发现群组内存在不可信成员X时，通知各群组成员更新对称密钥池，具体步骤包括：

管理员生成更新密钥和用于宣告群组成员X不可信的第一描述信息；

管理员将第一描述信息、更新密钥打包为待发送信息；

管理员计算群组内除X以外其他成员的对称密钥，并分别用各成员的对称密钥加密待发送信息，得到加密信息；

管理员向群组内除X以外其他成员发送加密信息，发送时将自己的ID、目标群组成员的ID和相应的加密信息作为告警信息一并发送；

群组成员根据告警信息中的目标群组成员ID识别出发送给自己的告警信息；然后计算出对称密钥对告警信息中的加密信息进行解密，得到第一描述信息和更新密钥；

群组成员根据更新密钥更新自己的对称密钥池；

管理员根据更新密钥更新自己的对称密钥池。

5.根据权利要求4所述的基于ID密码学的抗量子计算群组通信方法，其特征在于，当某一群组成员对管理员发布的告警信息进行转发时，计算目标群组成员的对称密钥，用计算出的目标群组成员的对称密钥将解密得到的描述信息和更新密钥加密，然后将自己的ID和重新加密后的信息作为新的告警信息转发给目标群组成员；目标群组人员计算相应的对称密钥，对接收到的告警信息解密，得到不可信成员X的描述信息和更新密钥，然后用更新密钥更新自己的对称密钥池。