[发明专利]车联网环境下具有抗密钥暴露特性的认证密钥协商方法

权利要求书

1.一种车联网环境下具有抗密钥暴露特性的认证密钥协商方法，其特征在于，所述认证密钥协商方法包括以下步骤：

S1、可信中心TA初始化车联网系统，并公布车联网系统公共参数params；过程如下：

S11、选取两个阶都为q的乘法循环群G₁和G₂，其中q是一个长度为160bit的素数，g是群G₁的一个生成元，生成一个双线性映射e:G₁×G₁→G₂，表示将两个来自乘法循环群G₁的群元素通过双线性配对运算映射到一个来自群G₂的群元素；

S12、选择两个随机数作为车联网系统的主密钥，表示模q的整数群，并将β通过安全信道秘密发给授权服务器DS；

S13、首先选择一个对称加密算法，记为E_k(·)/D_k(·)，其中E_k(·)表示用密钥加密算法，D_k(·)表示解密算法，k表示密钥；再选择5个哈希函数，分别满足以下五个条件：h₁(·),h₂(·):{0,1}^*→G₁，h₄(·):G₂→{0,1}^*，其中h₁(·)、h₂(·)表示将任意长度的0和1组成的字符串{0,1}^*映射为群G₁的元素，h₃(·)表示将群G₁、G₂中的元素与任意长度的0和1组成的字符串{0,1}^*的拼接映射为模q的整数群中的元素，h₄(·)表示将群G₂中的元素映射为任意长度的0和1组成的字符串{0,1}^*，h₅(·)表示将任意长度的0和1组成的字符串{0,1}^*、群G₁中的元素和群G₂中的元素的拼接映射为模q的整数群中的元素；

S14、可信中心TA发布公共参数如下：params:(G₁,G₂,g,e,h₁,h₂,h₃,h₄,h₅,E_k(·)/D_k(·))；

S2、边缘节点EN_j向可信中心TA注册，得到密钥对其中j表示边缘节点的编号，表示边缘节点EN_j的第一私钥，表示边缘节点EN_j的第二私钥；

S3、车辆V_i向可信中心TA注册，得到假名身份PID_i和在时间段“0”的初始密钥SK_i,0，其中i表示车辆的编号；过程如下：

S31、车辆V_i首先将自己的真实身份ID_i通过安全信道发送给可信中心TA；

S32、可信中心TA接收到车辆V_i的注册请求之后，计算车辆V_i的假名身份PID_i＝E_α(ID_i)，和车辆在初始时间段“0”的密钥SK_i,0＝[h₁(PID_i)]^α·[h₂(PID_i||0)]^β，其中α是车联网系统的主密钥，E_α(ID_i)表示用α对车辆V_i的真实身份ID_i进行加密，h₁(PID_i)表示将PID_i映射到一个来自群G₁的群元素，h₂(PID_i||0)表示将PID_i与“0”的拼接映射到一个来自群G₁的群元素，符号“·”表示乘法运算，“||”表示字符串连接操作，随后将(PID_i,SK_i,0)返回给车辆Vi；

S4、在时间段t的初始时刻，车辆V_i向授权服务器DS请求更新密钥，授权服务器DS收到请求后，计算时间段t的协助密钥SK_d,t并返回给车辆V_i；车辆V_i在协助密钥SK_d,t的帮助下计算当前时间段t的密钥SK_i,t；过程如下：

S41、在时间段t的初始时刻，车辆V_i向授权服务器DS请求更新密钥，授权服务器DS收到请求后，计算时间段t的协助密钥SK_d,t＝[h₂(PID_i||t)]^β·[h₂(PID_i||t-1)]^-β，随后将协助密钥SK_d,t发给车辆V_i；

S42、车辆V_i收到协助密钥之后，计算时间段t的密钥SK_i,t＝SK_i,t-1·SK_d,t＝[h₁(PID_i)]^α·[h₂(PID_i||t)]^β，并将(SK_i,t-1,SK_d,t)永久删除，其中SK_i,t-1表示车辆V_i在时间段t-1的密钥；

S5、车辆V_i离线计算认证请求参数(R₁,R₂,E)，第一离线参数R₁＝h₁(PID_i)，第二离线参数R₂＝h₂(PID_i||t)，第三离线参数E＝e(SK_i,t,h₁(EID_j))，其中，“||”表示字符串连接操作，h₁(PID_i)表示将车辆V_i的假名身份PID_i映射为一个来自群G₁的群元素，h₂(PID_i||t)表示将PID_i和时间段t的拼接映射为一个来自群G₁的群元素，SK_i,t表示车辆V_i在时间段t的密钥，EID_j表示边缘节点EN_j的身份标识，h₁(EID_j)表示将EID_j映射为群G₁的群元素，e(SK_i,t,h₁(EID_j))表示将两个来自群G₁的群元素(SK_i,t,h₁(EID_j))通过双线性配对运算映射到一个来自群G₂的群元素；

S6、在时间段t，车辆V_i和边缘节点EN_j相互认证，若相互认证成功，则建立一个共同的临时会话密钥VEK_i,t。