密鑰k:和對應(yīng)密文c。
[0032] 在RVerify算法中，實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證是否被攻擊者篡改。
[0033] 在Extrac算法中，從c得到共享密鑰。從而實(shí)現(xiàn)密鑰的協(xié)商交換。
[0034] 上述四大部分內(nèi)容首先在各自節(jié)點(diǎn)的身份ID基礎(chǔ)下由基站完成初始化階段，然 后由發(fā)起方進(jìn)行密鑰生成后與接收方進(jìn)行通信，在接收方接收到信息后，進(jìn)行完整性和正 確性的檢驗(yàn)，最后提取出協(xié)商密鑰，實(shí)現(xiàn)低計(jì)算成本和非配對的密鑰協(xié)商協(xié)議。
[0035] 為便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0036] 實(shí)施例一
[0037] 本實(shí)施例設(shè)計(jì)完成Init算法。Init算法的目的是：基站在各自材料基礎(chǔ)上使得 ID〗擁有（sk〗，para)IDR擁有（skR，para)。包括但不限于以下步驟（采用表格表示）：
[0038]
[0039] 本實(shí)施例的協(xié)議流程如下圖2所示。
[0040] 對實(shí)施例一中的步驟說明如下：
[0041 ] (1)步驟100 :基站以生成元g生成一個(gè)群G，并取一個(gè)質(zhì)數(shù)q。
[0042] (2)步驟102 :基站生成兩個(gè)隨機(jī)秘密數(shù)a和b，且a，bGZq (Zq是模q的整數(shù)加法 群），并且得到拉格朗日插值多項(xiàng)式L(x) =a+bxmodq，xGR(R表示實(shí)數(shù)，此式為原型，以 下步驟106和108引入具體參數(shù)）。
[0043] (3)步驟104:基站計(jì)算對應(yīng)公鑰。ph=ga，pk2=gbGG。并且把{G，g，q，pk^ pk2}作為公共參數(shù)
[0044] (4)步驟106 :對于身份取的發(fā)起方基站計(jì)算出ID:的私鑰sk嚴(yán)L(h(ID〇)= a+bhGDjmodq。h:Zq-Zq是哈希函數(shù)。
[0045] (5)步驟108:對于身份IDR的接收方基站計(jì)算出IDR的私鑰skR=L(h(IDR))= a+bh(IDR)modq。h:Zq-Zq是哈希函數(shù)。
[0046] 實(shí)施例二
[0047] 本實(shí)施例設(shè)計(jì)完成KeyGen算法。該階段的目的是：實(shí)現(xiàn)了生成共享密鑰k:和對 應(yīng)密文c。包括但不限于以下步驟（采用表格表示）：
[0048]
[0049] 本實(shí)施例的協(xié)議流程如下圖3所示。
[0050] 對實(shí)施例二中的步驟及協(xié)議流程圖說明如下：
[0051] (1)步驟110 :取隨機(jī)生成秘密數(shù)rGZq，并且計(jì)算出Ci=gtG，c2=pkjGG,c3 =ClskIGG，從而得到對應(yīng)密文c=(chc2,c3)。
[0052] (2)步驟112:計(jì)算共享密鑰
[0053] 實(shí)施例三
[0054] 本實(shí)施例設(shè)計(jì)完成RVerify算法。該階段的目的是：實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證是否被攻擊者篡 改。包括但不限于以下步驟（采用表格表示）：
[0055]
[0056] 本實(shí)施例的協(xié)議流程如下圖4所示。
[0057] 對實(shí)施例三中及協(xié)議流程圖的步驟說明如下：
[0058] (1)步驟 114 :IDR驗(yàn)證
[0059](：2是否等于
（此處表示c3的指數(shù)冪和ci的指數(shù)冪相 乘）。
[0060] 如果相等IDR返回Ture否則返回False。上式等式存在的原因是
[0061]
[0062] 實(shí)施例四
[0063] 本實(shí)施例設(shè)計(jì)完成Extrac算法。該階段的目的是：從c得到共享密鑰。從而實(shí)現(xiàn) 密鑰的協(xié)商交換。包括但不限于以下步驟（采用表格表示）：
[0064]
[0065] 本實(shí)施例的協(xié)議流程如下圖5所示。
[0066] 對實(shí)施例三中及協(xié)議流程圖的步驟說明如下：
[0067] (1)步驟116 :IDR計(jì)算共享密鑰=c3sk~由KeyGen算法和本算法知kI=kR。 因?yàn)?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于身份的拉格朗日插值密鑰管理協(xié)議，其特征在于，分為兩個(gè)階段： (1) 初始化階段；該階段實(shí)現(xiàn)基站初始化密鑰材料，基站通過拉格朗日多項(xiàng)式L(X)計(jì) 算出發(fā)起方傳感器節(jié)點(diǎn)ID1和接收方傳感器節(jié)點(diǎn)ID r的公共參數(shù)para，然后基站分別計(jì)算出 發(fā)起方傳感器節(jié)點(diǎn)ID1的私鑰sk :和接收方傳感器節(jié)點(diǎn)ID R的私鑰sk R，避免了部署PKI系 統(tǒng)； (2) 密鑰協(xié)商階段；該階段傳感器節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算出共享密鑰。發(fā)起方傳感器節(jié)點(diǎn)10:生 成共享密鑰h和對應(yīng)密文c ;接收方傳感器節(jié)點(diǎn)ID ^艮據(jù)密文c驗(yàn)證接受的數(shù)據(jù)是否被篡 改，并生成共享密鑰kR。2. 如權(quán)利要求1的基于身份的拉格朗日插值密鑰管理協(xié)議，其特征在于，初始化階段 具體包括如下步驟： 步驟100 :基站以生成元g生成一個(gè)群G，并取一個(gè)質(zhì)數(shù)q ; 步驟102 :基站生成兩個(gè)隨機(jī)秘密數(shù)a和b，且a，b e Zq，并且得到拉格朗日多項(xiàng)式L (X) =a+bxmodq ； 步驟104 :基站計(jì)算對應(yīng)公鑰；Pk1= ga，pk2= g bG G ;并且把{G，g，q，Pk1, pk2}作為 公共參數(shù)； 步驟106 :對于身份ID1的發(fā)起方基站計(jì)算出ID :的私鑰sk F a+bh(ID Jmodq ;h : Zq- Z q是哈希函數(shù)； 步驟108 :對于身份IDr的接收方基站計(jì)算出IDr的私鑰skR= a+bh(IDR)modq ;h : Zq- Z q是哈希函數(shù)。3. 如權(quán)利要求1的基于身份的拉格朗日插值密鑰管理協(xié)議，其特征在于，生成共享密 鑰Ii1和對應(yīng)密文c的具體步驟為： 步驟110 :取隨機(jī)生成秘密數(shù)r e Z q，并且計(jì)算出C1= g t G，C 2= Pk1rG G, C3 = Vfci e； G，從而得至Ij對應(yīng)密文 c = (C1, c2, c3); 步驟112 :計(jì)算共享密鑰
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于身份的拉格朗日插值密鑰管理協(xié)議，包括如下步驟：(1)初始化階段，實(shí)現(xiàn)基站初始化密鑰材料，傳感器節(jié)點(diǎn)IDI獲得私鑰skI和公共參數(shù)para，傳感器節(jié)點(diǎn)IDR獲得私鑰skR和公共參數(shù)para。該階段需要的算法是Init算法。(2)密鑰協(xié)商階段，該階段密鑰協(xié)商的發(fā)起方IDI和回應(yīng)方IDR分別計(jì)算出共享密鑰kI和kR，在保證正確性前提下兩者相等，這就完成了密鑰協(xié)商。該階段需要的算法是KeyGen算法、Extrac算法和RVerify算法。本發(fā)明簡化證書管理公鑰基礎(chǔ)設(shè)施，在保證了基于身份的密鑰交換協(xié)議的正確性、機(jī)密性、完整性和低通信開銷成本下，實(shí)現(xiàn)了顯著減少傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算成本。同時(shí)，安全分析和實(shí)驗(yàn)表明該協(xié)議比現(xiàn)有方案更有效。
【IPC分類】H04W12/04, H04L29/06
【公開號】CN105072106
【申請?zhí)枴緾N201510460935
【發(fā)明人】萬長勝, 仇瑞騰, 黃杰
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月30日...