[发明专利]一种基于格加密的端到端数据机密性和完整性保护方法

权利要求书

1.一种基于格加密的端到端数据机密性和完整性保护方法，包括基于格的参数生成模块(1)，终端A基于格的密钥协商模块(2)，终端B基于格的密钥协商模块(3)，基于R-LWE的加密模块(4)，基于R-LWE的解密模块(5)，基于R-LWE的PDP签名生成模块(6)，以及基于R-LWE的PDP完整性验证模块(7)，其特征在于：

所述的基于格的参数生成模块(1)负责定义基于格难题的参数，定义基于误差学习难题R-LWE难题的环R，足够大的奇素数_q，格上的离散高斯分布参数，以及陷门函数生成算法的 相关参数，从而完成基于格的参数生成；

所述的终端A基于格的密钥协商模块(2)负责与终端B基于格的密钥协商模块(3)进行密钥协商，负责生成终端A基于格的密钥协商模块(2)自己的公私钥对，将公钥发送给终端B基于格的密钥协商模块(3)，在接收到终端B基于格的密钥协商模块(3)的公钥后计算出一个值，对该值进行变换和MD5处理后得到会话密钥；

所述的终端B基于格的密钥协商模块(3)负责与终端A基于格的密钥协商模块(2)进行密钥协商，负责生成终端B基于格的密钥协商模块(3)自己的公私钥对，将公钥发送给终端A基于格的密钥协商模块(2)，在接收到终端A基于格的密钥协商模块(2)的公钥后计算一个值，对该值进行变换和MD5处理后得到会话密钥；

所述的基于R-LWE的加密模块(4)负责对明文数据块进行加密处理，采用终端A基于格的密钥协商模块(2)协商得到的会话密钥对明文数据块进行加密，然后将密文传递给基于R-LWE的PDP签名生成模块(6)生成标签；

所述的基于R-LWE的解密模块(5)负责根据基于R-LWE的PDP完整性验证模块(7)所接收的密文，使用会话密钥对密文进行解密，得到明文消息；

所述的基于R-LWE的PDP签名生成模块(6)负责对基于R-LWE的加密模块(4)所生成的密文产生对应的标签，并将多个密文标签进行聚合生成标签证据，然后将多个密文和标签证据聚合后发送给基于R-LWE的PDP完整性验证模块(7)；

所述的基于R-LWE的PDP完整性验证模块(7)负责验证收到来自基于R-LWE的PDP签名生成模块(6)的多个密文和标签证据，判断密文是否完整，若判断密文完整，则将密文传递给基于R-LWE解密模块(5)，否则将密文丢弃。

2.根据权利要求1所述的一种基于格加密的端到端数据机密性和完整性保护方法，其特征在于：所述的基于格的参数生成模块(1)包括初始化参数的选择，陷门函数的生成；首先，设定其中n为2的幂次方，f(x)在有理域内不可约；令为整数多项式对f(x)取余的环，其中R为小于n阶的多项式；q＝1mod2n为足够大的公共素数，通过求余所得，使得其中R_q的元素为系数为{0，…,q-1}的多项式；为误差分布，H为哈希函数，H₂:{0,1}^*→R_q；陷门函数生成算法为RLWETrapGen(n,q)，其中，n＝k+2，输入为k和q，选择随机数a∈R_q，确定ν＝(ν₁,ν₂,…,ν_k)和ρ＝(ρ₁,ρ₂,…,ρ_k)，其中输出为C＝(a,1,g₁-(aρ₁+ν₁),…,g_k-(aρ_k+ν_k))和陷门T_C＝(ρ,ν)，其中，g＝(g₁,g₂,…,g_k)；Cha(·)是一个输入为x∈Z_p，输出为y＝Cha(x)∈{0,1}的函数； Mod₂(·)是一个输入为x∈Z_p和y，输出为k＝Mod₂(x,y)∈{0,1}的函数。