專利名稱：一種密鑰的分配與管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊過程的密鑰協(xié)商領(lǐng)域，尤其是一種密鑰的分配 與管理方法。
技術(shù)背景現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)加密傳輸采用的密鑰主要為預(yù)共享密鑰與IKE密鑰交換協(xié)議。預(yù)共享密鑰為通訊雙方在通訊前即協(xié)商好使用的密鑰， 雙方各保存一份共享密鑰，通訊時直接使用該密鑰進(jìn)行加密傳輸。IKE為IPSec 的組成協(xié)議之一?，F(xiàn)有技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芩惴ǚ矫嬷饕С諨ES、 AES及 RC4等算法，使用IKE等密鑰交換及認(rèn)證體系，這些加密算法與協(xié)議對于所建 立的隧道通路會產(chǎn)生很多不安全的因素，使黑客可以偵測到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的所有連 接，給黑客攻擊提供了機(jī)會，病毒可以從終端感染到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的所有電腦。其 中預(yù)共享密鑰存在密鑰泄露的隱患，而IKE協(xié)議由于其支持多種安全等級的密 鑰交換，存在有交換密鑰過程中安全等級降低的風(fēng)險，同時IKE協(xié)議還存在設(shè) 計(jì)過于復(fù)雜，不利于實(shí)現(xiàn)的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種安全性高的密 鑰的分配與管理方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種密鑰的分配與管理方法，其特殊 之處在于該方法包括以下步驟1) 移動終端向服務(wù)端發(fā)起注冊請求消息(IDMh2) 當(dāng)服務(wù)端收到來自移動終端的注冊請求消息(IDM)，服務(wù)端發(fā)送注冊響應(yīng)消息(IDM， IDLs^合移動終端；3) 當(dāng)移動終端收到注冊響應(yīng)消息(IDM， ID^后，生成移動終端密鑰交換 信息KeyExM，向服務(wù)端發(fā)送注冊確認(rèn)消息(IDM， IDls， Noncel， Nonce2，{KeyExM， Para}};4) 當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，生成服務(wù)端密鑰交換信息KeyExLs，計(jì) 算主密鑰BK=DH{ KeyExM， KeyExLS}， Km|Kd|Ki=prf (BK， Noncel， Nonce2，，， IDM|IDLS|IP")，發(fā)送注冊完成消息(Flag， IDM， IDLS， Noncel， Nonce2， {KeyExLS, para， result }}給移動終端；5) 當(dāng)移動終端收到注冊完成消息后，注冊完成消息表示成功，則比較注 冊完成消息中的Noncel和注冊確認(rèn)消息中的Noncel是否相同，若相同，則移 動終端計(jì)算BK=DH{ KeyExM， KeyExLS} ， Km|Kd|Ki=prf(BK， Noncel ， Nonce2，"IDM|IDLS|IP,，)；6) 完成上述步驟后，移動終端和服務(wù)端將共享密鑰協(xié)商密鑰Km、數(shù)據(jù)加 密密鑰Kd、數(shù)據(jù)完整性密鑰Ki。上述步驟2)中，當(dāng)服務(wù)端處于更新狀態(tài)時，服務(wù)端收到注冊請求消息中 的IDm后，發(fā)送的響應(yīng)注冊響應(yīng)消息卩dm， ID^采用相同的Nonce2。上述步驟4)中當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，比較注冊確認(rèn)消息中的 Nonce2和注冊響應(yīng)消息中的Nonce2是否相同，若相同，且注冊確認(rèn)消息包括證 書時，則服務(wù)端向證書鑒別服務(wù)端發(fā)送證書鑒別請求消息(Noncel， Nonce2， CertM， CertLsh當(dāng)證書鑒別服務(wù)端收到證書鑒別請求消息后，驗(yàn)證移動終端證 書CertM和服務(wù)端CertLs的有效性，向服務(wù)端發(fā)送證書鑒別響應(yīng)消息{Result, attributes, SigAS}，當(dāng)服務(wù)端收到證書鑒別響應(yīng)消息后，驗(yàn)證簽名SigAs正確后， 若移動終端證書鑒別的結(jié)果是有效的，置該移動終端為已注冊狀態(tài)，服務(wù)端生 成服務(wù)端交換密鑰KeyExLs，若移動終端證書鑒別的結(jié)果是無效的，服務(wù)端置 該移動終端為未注冊狀態(tài)，不發(fā)送注冊完成消息。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、 本發(fā)明采用動態(tài)生成密鑰的方式，以保證傳輸過程使用密鑰的安全性， 以此保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?、 本發(fā)明采用密碼技術(shù)和安全存儲技術(shù)來解決安全問題，采用數(shù)據(jù)加密 防止竊聽，采用數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)防止通信數(shù)據(jù)的篡改，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?


圖l為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為本發(fā)明的靜態(tài)密鑰管理示意圖；圖3為本發(fā)明的最佳實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖l，本發(fā)明的方法包括以下步驟1) 移動終端向服務(wù)端發(fā)起注冊請求消息卩DM);2) 當(dāng)服務(wù)端收到來自移動終端的注冊請求消息(IDM)，服務(wù)端發(fā)送注冊響 應(yīng)消息(IDM，IDLS^合移動終端，當(dāng)服務(wù)端處于更新時，服務(wù)端收到注冊請求消息(IDm)后，發(fā)送的響應(yīng)注冊響應(yīng)消息卩DM， IDLs)采用相同的Nonce2,以減輕 DoS攻擊；3) 當(dāng)移動終端收到注冊響應(yīng)消息(IDM， IDJ后，向服務(wù)端發(fā)送注冊確認(rèn) 消息(IDm， IDls， Nonce 1， Nonce2， {KeyExM， Para}};4) 當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，生成服務(wù)端密鑰交換信息KeyEx^，計(jì) 算BK=DH{ KeyExM， KeyExLS} ， Km|Kd|Ki=prf (BK, Noncel ， Nonce2，，， IDM|IDLS|IP")，發(fā)送注冊完成消息(Flag， IDM， IDLS， Noncel， Nonce2， {KeyExLS, para, result }}給移動終端；5) 當(dāng)移動終端收到注冊完成消息后，注冊完成消息表示成功，則比較注 冊完成消息中的Noncel和注冊確認(rèn)消息中的Noncel是否相同，若相同，則移 動終端計(jì)算BK=DH{ KeyExM， KeyExLS} ， Km|Kd|Ki=prf(BK， Noncel ， Nonce2，"IDM|IDLS|IP，，)；6) 完成上述步驟后，移動終端和服務(wù)端將共享密鑰協(xié)商密鑰Km、數(shù)據(jù)加 密密鑰Kd、數(shù)據(jù)完整性密鑰Ki。參照圖2，本發(fā)明靜態(tài)密鑰結(jié)構(gòu)中，BK的計(jì)算基于簽名的ECDH交換，除 了移動終端和服務(wù)端，其他實(shí)體都無法計(jì)算出BK。kdf是密鑰導(dǎo)出函數(shù)，用于將BK的長度擴(kuò)展為需要的密鑰長度，該函數(shù)在GB15629.11/XG1-2006中定義。Km用于密鑰更新協(xié)議消息鑒別；Kd用于傳輸過程的數(shù)據(jù)加密； Ki用于數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)；參見圖3，本發(fā)明的應(yīng)用的較佳實(shí)施例中，服務(wù)端為接入服務(wù)單元，證書鑒別服務(wù)端為證書服務(wù)單元，其具體步驟如下1) 移動終端漫游到外地網(wǎng)絡(luò)，向接入服務(wù)單元發(fā)起注冊請求消息(Flag， IDM， Msgl};2) 當(dāng)接入服務(wù)單元收到來自移動終端的注冊請求消息，若該移動終端的狀 態(tài)為未注冊，接入服務(wù)單元置該移動終端為正在注冊狀態(tài)；若該移動終端的狀 態(tài)為已注冊狀態(tài)，接入服務(wù)單元置該移動終端為注冊更新狀態(tài)；若該移動終端 的狀態(tài)為注冊更新或正在注冊，狀態(tài)不變；接入服務(wù)單元發(fā)送注冊響應(yīng)消息 {Flag, IDM， IDls， Nonce2， Msg2)給移動終端，當(dāng)接入服務(wù)單元處于注冊更 新或正在注冊狀態(tài)，收到注冊請求消息后，接入服務(wù)單元發(fā)送的注冊響應(yīng)消息 采用相同的Nonce2，以減輕DoS攻擊。3) 當(dāng)移動終端收到注冊響應(yīng)消息后，向接入服務(wù)單元發(fā)送注冊確認(rèn)消息 {Flag, IDM， IDLS， Nonce 1， Nonce2， {KeyExM， Para}, AUTHM， Msg3};4) 當(dāng)接入服務(wù)單元收到注冊確認(rèn)消息后，比較注冊確認(rèn)消息中Nonce2和 注冊響應(yīng)消息中的Nonce2相同，若相同且注冊確認(rèn)消息中Flag表示為證書， 則接入服務(wù)單元將向證書服務(wù)單元發(fā)送證書鑒別請求消息(Noncel， Nonce2， CertM， CertLS};5) 當(dāng)證書服務(wù)單元收到證書鑒別請求消息后，驗(yàn)證CertM和CertLs的有效 性，然后向接入服務(wù)單元發(fā)送證書鑒別響應(yīng)消息(Result， attributes, SigAS};6) 當(dāng)接入服務(wù)單元收到證書鑒別響應(yīng)消息后，驗(yàn)證簽名SigAs正確后，若 移動終端證書鑒別的結(jié)果是有效的，則驗(yàn)證客戶端簽名數(shù)據(jù)AUTHM，驗(yàn)證通 過后，置該移動終端為已注冊狀態(tài)，此時接入服務(wù)單元生成KeyExLs，計(jì)算 BK=DH{ KeyExM ， KeyExLS} ， Km|Kd|Ki=prf ( BK ， Noncel ， Nonce2 ，，，IDM|IDLS|IP")，然后向移動終端發(fā)送注冊完成消息UFlag, IDM， IDls， Noncel， Nonce2， {KeyExLS, para， result}, AUTHLS， Msg4};若移動終端證書鑒別的 結(jié)果是無效的，接入服務(wù)單元置該移動終端為未注冊狀態(tài)，注冊完成消息將不 發(fā)送；7) 當(dāng)移動終端收到注冊完成消息后，消息中Flag表示注冊成功，則比較 注冊完成消息中的Noncel和注冊確認(rèn)消息中的Noncel是否相同，若相同，則 繼續(xù)使用服務(wù)端簽名數(shù)據(jù)AUTHu驗(yàn)證本地服務(wù)器的證書有效性，驗(yàn)證AUTHu 通過后，移動終端計(jì)算BK=DH{ KeyExM， KeyExLS} ， Km|Kd|Ki=prf(BK，Noncel ， Nonce2， " IDM|IDLS|IP");8) 注冊成功后，移動終端和接入服務(wù)單元將共享密鑰協(xié)商密鑰Km、數(shù)據(jù) 加密密鑰Kd、數(shù)據(jù)完整性密鑰Ki，接入服務(wù)單元允許移動終端的消息被轉(zhuǎn)發(fā)。
權(quán)利要求
1. 一種密鑰的分配與管理方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)移動終端向服務(wù)端發(fā)起注冊請求消息{IDM}；2)當(dāng)服務(wù)端收到來自移動終端的注冊請求消息{IDM}，服務(wù)端發(fā)送注冊響應(yīng)消息{IDM，IDLS}給移動終端；3)當(dāng)移動終端收到注冊響應(yīng)消息{IDM，IDLS}后，生成移動終端密鑰交換信息KeyExM，向服務(wù)端發(fā)送注冊確認(rèn)消息{IDM，IDLS，Nonce1，Nonce2，{KeyExM，Para}}；4)當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，生成服務(wù)端密鑰交換信息KeyExLS，計(jì)算主密鑰BK＝DH{KeyExM，KeyExLS}，Km|Kd|Ki＝prf(BK，Nonce1，Nonce2，”IDM|IDLS|IP”)，發(fā)送注冊完成消息{Flag，IDM，IDLS，Nonce1，Nonce2，{KeyExLS，para，result}}給移動終端；5)當(dāng)移動終端收到注冊完成消息后，注冊完成消息表示成功，則比較注冊完成消息中Nonce1和注冊確認(rèn)消息中的Nonce1是否相同，若相同，則移動終端計(jì)算BK＝DH{KeyExM，KeyExLS}，Km |Kd|Ki＝prf(BK，Nonce1，Nonce2，”IDM|IDLS|IP”)；6)完成上述步驟后，移動終端和服務(wù)端將共享密鑰協(xié)商密鑰Km、數(shù)據(jù)加密密鑰Kd、數(shù)據(jù)完整性密鑰Ki。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密鑰的分配與管理方法，其特征在于所述步 驟2)中，當(dāng)服務(wù)端處于更新狀態(tài)時，服務(wù)端收到注冊請求消息卩D^后，發(fā)送 的響應(yīng)注冊響應(yīng)消息(IDM， ID]^采用相同的Nonce2。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密鑰的分配與管理方法，其特征在于所述 步驟4)中當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，比較注冊確認(rèn)消息中的Nonce2和注 冊響應(yīng)消息中的Nonce2是否相同，若相同，且注冊確認(rèn)消息包括證書時，則服務(wù)端向證書鑒別服務(wù)端發(fā)送證書鑒別請求消息{Noncel ， Nonce2， CertM， CertLS}; 當(dāng)證書鑒別服務(wù)端收到證書鑒別請求消息后，驗(yàn)證移動終端證書CertM和服務(wù)端 證書CertLs的有效性，向服務(wù)端發(fā)送證書鑒別響應(yīng)消息(Result， attributes, SigAS}， 當(dāng)服務(wù)端收到證書鑒別響應(yīng)消息后，驗(yàn)證簽名SigAs正確后，若移動終端證書鑒 別的結(jié)果是有效的，置該移動終端為已注冊狀態(tài)，服務(wù)端生成KeyExLs,若移 動終端證書鑒別的結(jié)果是無效的，服務(wù)端置該移動終端為未注冊狀態(tài)，不發(fā)送 注冊完成消息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密鑰的分配與管理方法，該方法包括以下步驟1)移動終端向服務(wù)端發(fā)起注冊請求消息；2)服務(wù)端發(fā)送注冊響應(yīng)消息給移動終端；3)生成移動終端密鑰交換信息，向服務(wù)端發(fā)送注冊確認(rèn)消息；4)當(dāng)服務(wù)端收到注冊確認(rèn)消息后，生成服務(wù)端密鑰交換信息，計(jì)算主密鑰，發(fā)送注冊完成消息給移動終端；5)當(dāng)移動終端收到注冊完成消息后，比較注冊完成消息中Nonce1和注冊確認(rèn)消息中的Nonce1是否相同，若相同，則移動終端計(jì)算；6)移動終端和服務(wù)端將共享密鑰協(xié)商密鑰、數(shù)據(jù)加密密鑰、數(shù)據(jù)完整性密鑰。本發(fā)明提供的密鑰分配與管理方法采用動態(tài)生成密鑰的方式，以保證傳輸過程使用密鑰的安全性，以此保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br> 文檔編號H04L9/32GK101272241SQ20081001791
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者強(qiáng) 張, 軍 曹, 磊 王 申請人:西安西電捷通無線網(wǎng)絡(luò)通信有限公司