基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法，用于手機(jī)銀行、手機(jī)APP等電子簽名數(shù)字證書密鑰加密、身份驗(yàn)證領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在純軟解決方案中尚無同類可比技術(shù)。
[0003]常規(guī)的方法是單CPU運(yùn)算，即私鑰在客戶端做獨(dú)立的加密運(yùn)算后提交給驗(yàn)證方使用公鑰做解密驗(yàn)簽。
[0004]與本技術(shù)方案最接近的現(xiàn)有技術(shù)是U盾，從安全性角度參考硬件U盾進(jìn)行分析，硬件U盾采用獨(dú)立的CPU和內(nèi)存空間進(jìn)行加密運(yùn)算，目的在于防止黑客木馬跟蹤內(nèi)存進(jìn)程盜取私鑰或偽造簽名。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了于防止黑客木馬跟蹤內(nèi)存進(jìn)程盜取私鑰或偽造簽名，本發(fā)明提供了一種基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法，在創(chuàng)建密鑰對(duì)和/或簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算。
[0008]將公鑰拆分成不同的公鑰片段，進(jìn)行所述分布式運(yùn)算時(shí)，在代理服務(wù)器端CPU和用戶終端CPU分別完成不同層次的加密計(jì)算。
[0009]在分布式運(yùn)算時(shí)，僅對(duì)公鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算，而不對(duì)私鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算，私鑰不變，使用戶端的私鑰和代理服務(wù)器端端的公鑰構(gòu)成非對(duì)稱關(guān)系。
[0010]創(chuàng)建密鑰對(duì)時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法具體包括以下步驟:
[0011]S1、在代理服務(wù)器端端隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)Pai和P A2，Pai和P A2相乘得到公鑰P Λ；
[0012]s2、在用戶終端賦值E = Pa,并在用戶終端隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)P和Q，計(jì)算模N =P.Q ;
[0013]S3、在用戶終端計(jì)算 R= (P-1).(Q-1)；
[0014]84、銷毀？和0;
[0015]s5、在用戶終端比較E和R，當(dāng)E>R時(shí)，對(duì)E進(jìn)行除余運(yùn)算，直到E〈R時(shí)，判斷E是否小于RSA_F4 (65537)，如果是，則重復(fù)步驟si，否則進(jìn)行下一步；
[0016]s6、在用戶終端計(jì)算E關(guān)于R的模反元素dA;
[0017]87、銷毀1^“；
[0018]s8、在用戶終端生成隨機(jī)數(shù)R，R e [1，N-1]；
[0019]s9、在用戶終端計(jì)算得到C = M"dA(mod N)；
[0020]slO、在代理服務(wù)器端上計(jì)算得到C’ = C~PA1 (mod N);
[0021]sll、在代理服務(wù)器端上比較C’ == C，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則進(jìn)行下一步；
[0022]sl2、在代理服務(wù)器端上計(jì)算R’ = C"PB(mod N)；
[0023]sl3、在代理服務(wù)器端上比較R’ == R，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則完成計(jì)算。
[0024]私鑰在用戶終端產(chǎn)生，并且對(duì)私鑰進(jìn)行加密計(jì)算后，銷毀私鑰加密計(jì)算的公式參數(shù)，使私鑰不離開用戶終端。
[0025]所述簽名加密的方法，包括對(duì)公鑰分拆和驗(yàn)簽，將公鑰分拆出一個(gè)公鑰片段，并以此作為影子公鑰經(jīng)過加密推送給可信驗(yàn)簽端，由代理服務(wù)器端CPU和可信驗(yàn)簽端的CPU對(duì)公鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算。
[0026]簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法具體包括以下步驟:
[0027]kl、在代理服務(wù)器端上計(jì)算C’ = C"PA1 (mod N)；
[0028]k2、在可信驗(yàn)簽端計(jì)算 H’ = C’ ~PA2 (mod N)；
[0029]k3、在可信驗(yàn)簽端填充得到H = unPad (H')；
[0030]k4、在可信驗(yàn)簽端比較H== hash (Μ’ )，如果是，則驗(yàn)簽通過，否則驗(yàn)簽不通過。
[0031]本發(fā)明增加了影子公鑰的概念和邏輯，必須經(jīng)由影子公鑰參與分布式運(yùn)算，私鑰加密或簽名密文才能通過公鑰驗(yàn)簽。避免加密運(yùn)算與黑客木馬等入侵者在同一個(gè)CPU和內(nèi)存環(huán)境中工作，避免了由于私鑰泄露而被盜用簽名的問題。
[0032]用戶端私鑰存儲(chǔ)仍然采用離散存儲(chǔ)冗余運(yùn)算的方法；而非簡(jiǎn)單的以文件形式保存私鑰。這大大增強(qiáng)了私鑰被盜取的難度。加之本次申報(bào)的新方法，確保即便是萬一私鑰被盜取了也無法偽造/冒用簽名。并且在本發(fā)明實(shí)施的過程中，無需改變?cè)蟹嵌殉擅荑€體系和變?cè)蠵KI證書架構(gòu)。
【附圖說明】
[0033]圖1是公鑰分拆關(guān)系示意圖；
[0034]圖2是公鑰拆分-密鑰對(duì)生成示意圖；
[0035]圖3是公鑰拆分-驗(yàn)簽示意圖。
[0036]圖中:
[0037]A:使用共鑰密碼體系的用戶，即用戶終端；
[0038]B:提供聯(lián)合驗(yàn)簽的服務(wù)提供方，即代理服務(wù)端；
[0039]C:可信驗(yàn)簽端，例如銀行一一此處的“C”含義與公式演算過程中的“C”、“C’ ”的含義不同；其中公式演算過程的C是密文。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體闡述，需要指出的是，本發(fā)明的技術(shù)方案不限于實(shí)施例所述的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員參考和借鑒本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明所述基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法:
[0042]理論推導(dǎo)，其中，M為明文，N為公共模數(shù)，Pa為用戶A的公鑰，dA為用戶A的私鑰，Pai和P A2為用戶A的公鑰片段，C為通過私鑰d A生成的密文，C’是指代理服務(wù)器端端B對(duì)密文C的二次加密文。
[0043]非對(duì)稱關(guān)系可表述為(dAXPA) = M(mod N)
[0044]因?yàn)?Pa=PaiXPa2
[0045]所以:M~(dA X Pai X ΡΑ2) = M (mod N)
[0046]Μ~ ((dAXPA1) ΧΡΑ2) = M (mod N)
[0047]即:PA2與(dAXPA1)構(gòu)成關(guān)于N的非對(duì)稱關(guān)系
[0048]公式演算
[0049]對(duì)明文M,使用dA做私鑰加密:
[0050]C = M'dA(mod N)
[0051]對(duì)密文C，使用Pai做公鑰加密:
[0052]C，= C'Pai (mod N)
[0053]即:C，=(M'dA (mod N)) 'Pai (mod N)
[0054]= (M' (dAXPA1)) (mod N)
[0055]對(duì)密文C’，使用PA2做公鑰解密:
[0056]C，"PA2 (mod N)
[0057]= (C'PA1 (mod N)) 'PA2 (mod N)
[0058]= C~ (PaiXPa2) (mod N)
[0059]= C~PA(mod N)
[0060]= M
[0061]M’:待驗(yàn)證消息。
[0062]如圖2所示，創(chuàng)建密鑰對(duì)時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法具體包括以下步驟:
[0063]S1、在代理服務(wù)器端上隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)Pai和P A2相乘得到公鑰P A；
[0064]s2、在用戶端賦值E = Pa,并在用戶終端隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)P和Q，計(jì)算模N =P.Q ;
[0065]s3、在用戶端計(jì)算 R= (P-1).(Q-1)；
[0066]84、銷毀？和0;
[0067]s5、在用戶端比較E和R，當(dāng)E>R時(shí)，對(duì)E進(jìn)行除余運(yùn)算，直到E〈R時(shí)，判斷E是否小于RSA_F4 (65537)，如果是，則重復(fù)步驟si，否則進(jìn)行下一步；
[0068]s6、在用戶終端計(jì)算E關(guān)于R的模反元素dA;
[0069]s7j'f|$R*E;
[0070]s8、在用戶端生成隨機(jī)數(shù)R，R e [1，N-1]；
[0071]s9、在用戶端計(jì)算得到C = M"dA(mod N)；
[0072]slO、在代理服務(wù)器端上計(jì)算得到C’ = C~PA1 (mod N);
[0073]sll、在代理服務(wù)器端上比較C’ == C，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則進(jìn)行下一步；
[0074]sl2、在代理服務(wù)器端上計(jì)算R’ = C"PA2 (mod N)；
[0075]sl3、在代理服務(wù)器端上比較R’ == R，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則完成計(jì)算。
[0076]如圖3所示，簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法具體包括以下步驟:
[0077]kl、在代理服務(wù)器端上計(jì)算C’ = C"PA1 (mod N)；
[0078]k2、在可信驗(yàn)簽端計(jì)算 H’ = C’ ~PA2 (mod N)；
[0079]k3、在可信驗(yàn)簽端填充得到H = unPad (H’)；
[0080]k4、在可信驗(yàn)簽端比較H== hash (Μ’ )，如果是，則驗(yàn)簽通過，否則驗(yàn)簽不通過。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法，其特征在于，該方法包括: 在創(chuàng)建密鑰對(duì)和/或簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在創(chuàng)建密鑰對(duì)時(shí)，將服務(wù)器端的公鑰在代理服務(wù)器端拆分成不同的公鑰片段，進(jìn)行所述分布式運(yùn)算時(shí)，在代理服務(wù)器端CPU和用戶端CPU分別完成不同層次的加密計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在分布式運(yùn)算時(shí)，由代理服務(wù)器端CPU和用戶端CPU完成對(duì)公鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算，而不對(duì)私鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算，私鑰不變，使用戶端的私鑰和代理服務(wù)器端端的公鑰構(gòu)成非對(duì)稱關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，創(chuàng)建密鑰對(duì)時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法具體包括以下步驟: S1、在代理服務(wù)器端端隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)Pai和P A2，將Pai和P A2相乘得到公鑰P A; s2、在用戶端賦值E = Pa,并在用戶終端隨機(jī)生成兩個(gè)素?cái)?shù)P和Q，計(jì)算模N = P.Q ; s3、在用戶端計(jì)算R = (P-1).(Q-1)； s4、銷毀P和Q; s5、在用戶端比較E和R，當(dāng)E>R時(shí)，對(duì)E進(jìn)行除余運(yùn)算，直到E〈R時(shí)，判斷E是否小于RSA_F4 (65537)，如果是，則重復(fù)步驟si，否則進(jìn)行下一步；s6、在用戶端計(jì)算E關(guān)于R的模反元素dA;s7、銷毀R和E ; s8、在用戶端生成隨機(jī)數(shù)R，R e [1，N-1]； s9、在用戶端計(jì)算得到C = M"dA(mod N)； slO、在代理服務(wù)器端上計(jì)算得到C’ =C~PA1 (mod N); sll、在代理服務(wù)器端上比較C’ == C，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則進(jìn)行下一步； sl2、在代理服務(wù)器端上計(jì)算R’ = C"PA2 (mod N)； sl3、在代理服務(wù)器端上比較R’ == R，如果是，則重復(fù)步驟Si，否則完成計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，私鑰在用戶端產(chǎn)生，并且對(duì)私鑰進(jìn)行加密計(jì)算后，銷毀私鑰加密計(jì)算的公式參數(shù)，使私鑰不離開用戶端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算的方法，包括對(duì)公鑰分拆和驗(yàn)簽，將公鑰分拆出一個(gè)公鑰片段，并以此作為影子公鑰經(jīng)過加密推送給可信驗(yàn)簽端，由代理服務(wù)器端CPU和可信驗(yàn)簽端的CPU對(duì)公鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，所述簽名加密的方法具體包括以下步驟: kl、在代理服務(wù)器端上計(jì)算C’ = C"PA1 (mod N)； k2、在可信驗(yàn)簽端計(jì)算H’ = C，"PA2 (mod N)； k3、在可信驗(yàn)簽端填充得到H = unPad (H')； k4、在可信驗(yàn)簽端比較H== hash (Μ’)，如果是，則驗(yàn)簽通過，否則驗(yàn)簽不通過。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟kl在代理服務(wù)器端上計(jì)算C’=C"PA1 (mod N)之后通過安全通道進(jìn)入可信驗(yàn)簽端。
【專利摘要】基于非對(duì)稱密鑰體系的私鑰保護(hù)方法，在創(chuàng)建密鑰對(duì)和/或簽名加密時(shí)采用分布式運(yùn)算。將公鑰拆分成不同的公鑰片段，其中一段用于二次加密,另一段用于解密和驗(yàn)簽。進(jìn)行所述分布式運(yùn)算時(shí)，在代理服務(wù)器端CPU和用戶終端CPU分別完成不同層次的加密計(jì)算。在分布式運(yùn)算時(shí)，僅對(duì)公鑰進(jìn)行，而不對(duì)私鑰進(jìn)行分布式運(yùn)算，私鑰不變，使私鑰和代理服務(wù)器端上的公鑰構(gòu)成非對(duì)稱關(guān)系。本發(fā)明增加了影子公鑰的概念和邏輯。必須經(jīng)由影子公鑰參與分布式運(yùn)算，私鑰加密或簽名密文才能通過公鑰驗(yàn)簽。避免加密運(yùn)算與黑客木馬等入侵者在同一個(gè)CPU和內(nèi)存環(huán)境中工作，避免了由于私鑰泄露而被盜用簽名的問題。
【IPC分類】H04L9-32, H04L9-08
【公開號(hào)】CN104821884
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510246652
【發(fā)明人】呂文華, 宛海加, 王家辰
【申請(qǐng)人】收付寶科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日