[发明专利]一种基于身份的带个性化信息的广播加密方案

摘要

本发明公开了一种基于身份的带个性化信息的广播加密方案，属于通信安全领域。本发明包括：广播中心获取用户Ui∈U的身份信息并生成私钥ski返回给Ui。广播中心计算广播密钥K、Ui的个性化密钥K'i和广播头Hdr，使用对称加密算法加密广播消息m(密钥为K)得到c，加密个性化消息m'i(密钥为K'i)得到c'i，将(Hdr,c,c'i(i∈{1，…，n}))通过广播信道公开。仅有属于广播集合U中的用户可以进行以下步骤：用私钥从Hdr中恢复出密钥K和K'i，使用K解密c得到广播消息，使用K'i解密c'i得到个性化信息。本发明适用于带个性化信息的广播系统，如条件接收系统，并为广播集合中的消息传输提供了个性化信息、保密性、抗合谋攻击服务。

主权项

1.一种基于身份的带个性化信息的广播加密方法，其特征在于，包括下列步骤：建立系统安全参数，用于广播中心生成广播用户集合U、身份信息空间、公钥params和主密钥msk；所述广播中心通过广播信道将所述身份信息空间、所述公钥params公开；所述广播用户集合U中的各个用户将自己的身份信息IDi∈[1,2n‑1]通过所述广播信道发送给所述广播中心，参数n为所述广播用户集合U的用户数量；所述广播中心根据所述用户Ui∈U的身份信息IDi和所述主密钥msk计算出该用户相应的私钥ski；所述广播中心选取正确的随机值计算广播密钥K和针对所述用户Ui∈U的个性化密钥K’i，并生成广播头Hdr，利用对称加密算法使用K作为对称密钥加密广播消息m得到广播密文c，同时利用对称加密算法使用K’i作为对称密钥加密针对所述用户Ui∈U的个性化消息m’i得到个性化密文c’i，将(Hdr,c,c'i(i∈{1,…,n}))通过所述广播信道公开；用户Ur接收到(Hdr,c,c'i(i∈{1,…,n}))，根据所述广播用户集合U，只有当Ur∈U时，所述用户Ur才可以根据自己的私钥skr和身份信息IDr解密Hdr获得K和K’r，最后分别进行对称解密获得m和m’r；所述系统安全参数为k，所述广播用户集合为U＝{U₁,…,U_n}，所述身份信息空间为ID＝{0,1}ⁿ\{0ⁿ}，其中{0,1}ⁿ表示n比特长的二进制序列组成的集合,{0ⁿ}表示一个长为n比特的全0序列，所述公钥params包括其中表示长度为n+1的全1向量，表示阶为p的循环乘法群，表示阶为p的循环乘法群，表示第i+1位为1、其余位为0的长为n+1的向量，e表示源群为目标群为的多线性映射，Z_p表示p阶有限域Z_p＝{0,1,…p‑1}，所述主密钥msk为(α,γ,β₁,...,β_n)；所述广播中心根据接收到的用户Ui∈U的所述身份信息IDi∈[1,2n‑1]，计算用户Ui的私钥为ski＝(ski[1],ski[2])并发送给相应的用户Ui；所述广播中心生成所述广播密文c和用户Ui∈U的所述个性化密文c’i的具体过程如下：随机选择有限域Z_p中的任一元素t，根据公钥params中的{X_i}_{i∈[0,…,n‑1]}计算Z_j，其中j∈[1,2ⁿ‑1]，所述广播密钥K＝W^t，所述用户U_i∈U的所述个性化密钥所述广播头所述广播中心的所述广播消息m，针对用户U_i∈U的个性化消息为m'_i，从而计算广播密文为c＝E_K(m)和针对用户U_i∈U的个性化密文为最后所述广播中心通过所述广播信道公开(Hdr,c,c'_{i(i∈{1,…,n})})，E表示对称加密算法；广播接收者Ur接收到(Hdr,c,c'i(i∈{1,…,n}))后解密步骤具体如下：若接收者即该用户不是所述广播用户集合中的用户，则该用户无法进行解密；若接收者U_r∈U，则该接收者利用私钥sk_r＝(sk_r[1],sk_r[2])、Hdr＝(h₀,h₁)和公钥params计算K'_r＝e(h₀,sk_r[2])，最后利用K和K'_r分别作为对称密钥得到广播消息m＝D_K(c)和个性化消息所述主密钥(α,γ,β₁,...,β_n)，应满足α,γ,β₁,...,β_n∈Z_p，公钥params中包含的元素有：所述用户U_i的私钥为其中有E_K(m)表示使用密钥K对其广播消息m进行加密，而D为算法E的解密算法，D_K(c)表示使用密钥K对广播密文c进行解密得到消息m，表示使用密钥K’_i对其个性化消息m’_i进行加密，表示使用密钥K’_i对个性化密文c’_i进行解密得到消息m_i；j∈[1,2n‑1]表示为二进制序列，ji表示二进制序列j的第i+1位。