[发明专利]无需智能卡的三方口令认证与密钥协商协议

摘要

本发明公开了一种无需智能卡的三方口令认证与密钥协商协议，其包括以下步骤A、初始化阶段服务器S初始化一些参数并发布这些参数{p,α,h1(.),IDS,Ts(α)}，其中Ts(α)作为S的公钥，并将s作为S的私钥，存储在数据库中；该协议不需要智能卡；B、注册阶段合法用户Ui如果想要将自己的信息注册到服务器S上，会先发起注册请求；C、认证和密钥协商阶段；D、口令更换阶段当用户A觉得目前的口令可能或已经泄露出去，为了减少不必要的损失需要更换新口令；本发明解决了互联网通信中通信双方信息的泄露、被窃取等不安全问题，通信过程无需智能卡的辅助来实现认证与密钥协商的目的，并且在同类安全协议中有更高的性能和效率。

主权项

一种无需智能卡的三方口令认证与密钥协商协议，其特征在于，包括以下步骤：A、初始化阶段：服务器S初始化一些参数并发布这些参数{p,α,h1(.),IDS,Ts(α)}，其中Ts(α)作为S的公钥，并将s作为S的私钥，存储在数据库中；该协议不需要智能卡；B、注册阶段：合法用户Ui如果想要将自己的信息注册到服务器S上，会先发起注册请求，具体的步骤如下；B1：Ui选择自己的IDi和密码PWi，然后通过秘密途径将二者发送给S；B2：服务器S把如下信息{IDi,PWi}保存到数据库中；C、认证和密钥协商阶段：假设有两个用户UA和UB想要认证彼此然后建立公共的会话密钥，具体过程如下：C1：用户UA随机选择一个数a∈R[1,p+1]并计算RA＝Ta(α)mod p和KAS＝Ta(Ts(α))；UA再次计算HAS＝h1(IDA||IDS||RA||KAS||PWA)，然后给服务器S发送如下信息{IDA,IDB,RA,HAS}；C2：一旦收到UA发送来的信息，S先计算KAS＝Ts(RA)＝Ts(Ta(α))，然后验证HAS；如果验证通过，发送信息{IDA,RA}给用户UB；C3：用户UB任意选择一个随机数b∈R[1,p+1]并计算RB＝Tb(α)mod p和KBS＝Tb(Ts(α))；UB再次计算HBS＝h1(IDB||IDS||RB||KBS||PWB)，然后给S发送如下信息{IDB,IDA,RB,HBS}；C4：服务器S收到来自用户UB的信息后，计算KBS＝Ts(RB)＝Ts(Tb(α))并验证HBS；如果验证通过，服务器S会任意选择一个新随机数s'，分别计算出KBS'＝Ts'(RB)＝Ts'(Tb(α))和KAS'＝Ts'(RA)＝Ts'(Ta(α))，然后分别计算出HSA＝h1(KBS'⊕KAS||KAS)和HSB＝h1(KAS'⊕KBS||KBS)，接着发送信息{HSA,KBS'⊕KAS}给用户UA，发送信息{HSB,KAS'⊕KBS}给用户UB；C5：UA收到信息后验证HAS，若验证通过则计算KBS'＝KBS'⊕KAS⊕KAS，K＝Ta(KBS')，SK＝h1(K)＝h1(Ta(Tb(Ts'(α))))，MAB＝h1(1||IDA||IDB||K)，MAS＝h1(1||KAS||MAB)，将信息{MAS,MAB}发送给服务器S；用户UB收到信息后会检查HSB的正确性；如果检查结果正确，UB计算KAS'＝KAS'⊕KBS⊕KBS，K＝Tb(KAS')，SK＝h1(K)＝h1(Tb(Ta(Ts'(α))))，MBA＝h1(1||IDA||IDB||K)，MBS＝h1(1||KBS||MBA)，将信息{MBS,MBA}发送给服务器S；C6：S验证收到的信息MAS和MBS，验证通过后S分别发送信息MBA和MAB给用户UA和UB；C7：UA收到信息后检查MBA？＝MAB，如果结果一致则UA认为UB是合法可靠的真实用户；UB收到信息后检查MAB？＝MBA，如果结果一致则UB认为UA是合法可信赖的用户；D、口令更换阶段：当用户A觉得目前的口令可能或已经泄露出去，为了减少不必要的损失需要更换新口令；这时，用户A按照下述步骤来更换口令；D1：用户UA随机选择一个数a∈R[1,p+1]，并计算RA＝Ta(α)mod p和KAS＝Ta(Ts(α))；UA再次计算HAS＝h1(IDA||IDS||RA||KAS||PWA)，然后给服务器S发送如下信息{IDA,RA,HAS}；D2：一旦收到UA发送来的信息，S先计算KAS＝Ts(RA)＝Ts(Ta(α))，然后验证HAS；如果验证通过，计算HSA＝h1(IDA||IDS||RA||KAS||RS||1)；发送信息{HSA,RS}给用户A；D3：UA收到信息后验证HSA，如果验证通过便可以选择新的口令再计算M＝h(KAS⊕PWA*||KAS)，发送信息{M,KAS⊕PWA*}给S；D4：S收到信息后，验证M？＝h(KAS⊕PWA*||KAS)；如果验证通过，则S计算UA的新口令PWA*＝KAS⊕PWA*⊕KAS，然后更新数据库中的数据{IDA,PWA}为到此，口令更新操作完成；在上述步骤A到D种，各符号代表含义为：Ui为合法用户i；S为服务器server；s为server的私钥；Ts(α)为server的公钥；IDi为用户i的身份ID；PWi为用户i的密码；h1(.),为单向哈希函数；SK为会话密钥。