在tr069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統的制作方法

文檔序號：7667442閱讀：358來源：國知局

專利名稱：在tr069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于TR069遠程終端管理平臺的安全加密技術，特別是指一種在TR069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統。
背景技術：
隨著寬帶接入的普及，IP語音(VoIP)、網絡電視(IPTV)等多媒體技術的迅速發展，使得越來越多的廣域網終端設備被引入到網絡中。這些綜合終端有著復雜的業務配置要求，這推動了基于TR069協議的廣域網終端管理平臺的發展。管理平臺具有強大的信息處理和遠程管理配置終端的能力，可以為用戶提供方便的寬帶業務服務。
管理平臺在管理遠程綜合終端的通訊中含有大量重要的客戶、運營商以及平臺自身的信息如客戶賬號、客戶密碼、平臺IP地址、平臺登陸賬號和許多的業務配置信息等。這些重要的信息不能泄露給普通用戶，更不能被非法攻擊者竊取甚至利用。但是這些重要信息在智能化、網^f匕的管理平臺中是無法避免的。
現有的TR069協議僅僅建議使用128位的加密要求，不能對付未來高性能計算機的破解加密的能力，而且其算法性能較差，系統負擔較大，一般不被管理平臺使用。
根據DSL-Forum發布的TR069廣域網終端管理協議(CPE WAN Management Protocol)的第三章"過程與需求(Procedures and Requirements)"中的3.3小節"使用SSL/TLS和TCP(Use of SSL/TLS and TCP)"的定義，歸納為以下幾點
客戶端設備(CPE )必須支持SSL3.0， TLS1.0或者都支持；
該HTTPS連接握手加密過程需要符合RFC 2246協議；
對CPE使用的加密算法規定為RSA—WITH—3DES—EDE
—CBC—SHA (理論上168bit加密強度，實際不足128bit加密強度)和 RSA—WITHRC4 128—SHA (128bit加密強度)；
RSA—WITH—3DES—EDE—CBC—SHA加密套件使用1978年發明的 RSA非對稱算法作為密鑰交換過程的算法，使用3DES作為其數據加密算法并使用SHA安全散列函數來計算數據摘要實現數據的數字簽名功能。CBC表示該算法對數據進行分塊加密，3DES只支持對128bit的數據分組進行加密。
RSA—WITH—RC4一128—SHA同樣使用RSA來進行密鑰交換，使用了 128bit的RC4算法，RC4采用的是對數據流加密的算法，不對數據進行分組，不太適合TR069協議使用的簡單對象訪問協議soap的數據報文形式。SHA是數字簽名的安全散列算法。
綜上所述，現在流行的DES、 T-DES等低于128位加密強度的加密算法已經不能適應未來管理平臺的安全需求，如何為基于TR069的終端管理平臺提供一個高強度、高性能的加密信道，從而防止重要管理信息的數據包的泄露，提高網絡的安全和性能，是目前急待解決的問題。

發明內容
有鑒于此，本發明提出一種在TR069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統，為基于TR069協議的廣域網終端管理平臺提供加密強度(加密強度主要是以加密密鑰的長度來衡量的)更高的信息加密。
基于上述目的本發明提供的TR069綜合終端管理平臺加密系統，包括
密鑰分配服務器，具有發送端和接收端的私鑰，密鑰分配之功
能；
發送端，用于生成一個隨機數random,計算m"^Wr1 m。d(");將待發送的信息m變換得到摘要信息似=/<一；使用私鑰《對摘要信息 M進行加密，得到加密后的摘要信息c、計算用來驗證的參數 ""MW。謂d,)m。d(");使用256bit的密鑰d和256bit分組長度Rijndael算法來對信息(m+Cm)加密，得到完整密文C，計算kp=(x1,y1),y=x1mod(n)將(C，y,s)發送給接收端，其中c為256位加密強度加密
后的密文，y，s)為驗證信息；
接收端，用于獲得來自發送端A的混合密文；分別提取出完整密文 C和附加參數y和s;使用密鑰對(da,Qa)、(db,Qb)來驗證在密鑰交換過程中協商的橢圓曲線參數計算附加參數y和s的正確性，并從密文C中獲得加密過的摘要信息cm對Cm使用公鑰來解密，獲得原始的摘要信息 M;同時，使用Rijndad算法對256bit密文解密獲得明文形式的信息 m;使用協商的散列算法h()計算摘要信息M;對以上兩次對摘要信息 M的計算結果進行比較，如果相同則信任發送端的可靠性，提取明文形式的信息m。
該系統所述的密鑰分配服務器分配在密鑰過程中，發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數h()用于生成消息摘要；發送端建立橢圓曲線參數集T=(q,a,b,P,n)其中，P為基點，n為點P的階，p稱為有限域 GF(p)的特征值，a, b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰
對(da,Qa)、(db,Qb),其中da,db為私鑰，Qa=daP,QbP是公鑰，d和Q為
通過密鑰擴展算法生成；發送端將公鑰Qa發送到接收端，接收端將公鑰
Qa發送給發送端；發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰 d=daQb=dbQa=dadbP作為對稱加密的密鑰。
該系統所述發送端為客戶端設備CPE，所述接收端為自動配置服務器ACS。
該系統所述密鑰分配服務器為認證中心服務器。
該系統所述發送端和接收端分別通過互聯網與密鑰分配服務器連接。
基于上述目的本發明還提供了一種TR069綜合終端管理平臺加密方法，包括
發送端生成一個隨機數random,計算random-1mod(n)
發送端將待發送的信息m變換得到摘要信息M = h(m);
發送端使用私鑰《對摘要信息M進行加密，得到加密后的摘要信
息Q ,計算用來驗證的參數<formula>complex formula see original document page 8</formula>
發送端使用256bit的密鑰d和256bit分組長度Rijndael算法來對信息(m + ")加密，得到完整密文C，計算^(W,)，"『mod(");
發送端將(C，乂力發送給接收端，其中C為256位加密強度加密后的密文，y，s為驗證信息。
該方法還包括密鑰分配流程
發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數A()用于生成消息摘
要；
發送端建立橢圓曲線參數集<formula>complex formula see original document page 8</formula>，其中，P為基點，n為點 P的階，p稱為有限域GF(p)的特征值，a， b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；
發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰對(da,Qa)和 (db,Qb)，其中da,db為私鑰，QA=DAqBp是公鑰，d和Q為通過密鑰擴
展算法生成；
發送端將公鑰込發送到接收端，接收端將公鑰e。發送給發送端；
發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰d=daQb=bQa=dadbp作為對稱加密的密鑰。
該方法所述發送端用散列函數M)將信息m變換得到摘要信息M=H(m)
基于上述目的本發明還提供了一種TR069綜合終端管理平臺解密方法，包括
接收端獲得了來自發送端A的混合密文；分別提取出完整密文C 和附力口參數y和s;
使用密鑰對(da,Qa)、(db,qb)來驗證在密鑰交換過程中協商的橢圓曲線參數計算附加參數y和s的正確性，并從密文C中獲得加密過的摘要信息Rijndael，對256bit使用公鑰來解密，獲得原始的摘要信息M;同時，使用Rijndael算法對256bit密文解密獲得明文形式的信息m;使用協商的散列算法hO計算摘要信息M;
對以上兩次對摘要信息M的計算結果進行比較，如果相同則信任發送端的可靠性，提取明文形式的信息m。
該方法還包括密鑰分配流程
發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數h()用于生成消息摘要；
發送端建立橢圓曲線參數集T=(q,a,b,p,n),其中，P為基點，n為點P的階，p稱為有限域GF(p)的特征值，a， b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；
發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰對(db,Qb)和 (db,Qb)，其中da,db為私鑰，Qa=daP,QbP是公鑰，d和Q為通過密鑰擴展算法生成；
發送端將公鑰込發送到接收端，接收端將公鑰e。發送給發送端；
發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰d=daQb=dbQa=dadbP作為對稱加密的密鑰。
從上面所述可以看出，本發明提供的在TR069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統，在現有的TR069基礎平臺上采用了在近幾年開始發展起來的新的加密算法Rijndael來替代原有的3DES和 RC4和用橢圓曲線算法來替代RSA密鑰交換算法，其下還是使用基于TCP層作為傳輸的SSL/TLS安全嵌套層協議。所以和TR069協議完全兼容。在數字簽名算法方面，本發明沒有僅僅使用SHA安全散列函數，同時利用橢圓曲線參數作為安全驗證信息來確保發送端的可靠性。
本發明的效果在于解決了使用RSA算法帶來的不可靠性。 RSA的安全性依賴于大數分解，但是否等同于大數分解一直未能得到理論上的證明，因為沒有證明破解RSA就一定需要作大數分解。因此RSA的安全性一直未能得到理論上的證明。此外，本方案使用了 256bit強度的對稱加密算法。現有的在TR069協議上定義的或者使用得信息加密算法無論是3DES或者是RC4最高只有理論128bit 加密強度。

圖l為本發明實施例中密鑰分配和管理示意圖。
圖2為本發明實施例中信息加密的流程示意圖3為本發明實施例中信息解密的流程示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。
本發明加密方法以在TR069協議中所建議的SSL安全嵌套層為基礎，但是放棄了 TR069協議中建議使用的RSA—3DES—CBC和 RSA—RC4 (參考DSL Fourm的PD-128或者TR069標準)的128位強度的加密套件(加密套件指在SSL基礎上的"公鑰交換方法"，"信息加密算法"和"數字簽名"的集合，具體可以參考《SSL與TLS》一書，或者SSL3.0標準)，通過對SSL協議中的數據加密模塊的加密套件重新設計實現256位加密算法，密鑰管理和交換和數據完整性和數據發送方的可靠性驗證功能，使通過SSL層加密的來自TR069廣域網終端管理平臺的信息數據才艮文具有256位的加密強度。
本發明較佳實施例的加密和解密方法描述如下
本發明實施例的密鑰管理和交換部分采用橢圓曲線算法，橢圓曲線加密方法與RSA方法相比，有以下的優點安全性能更高如160位 ECC與1024位RSA、 DSA有相同的安全強度；存儲空間占用小ECC 的密鑰尺寸和系統參數與RSA、 DSA相比要小得多，所以占用的存儲空間小得多。
其中，所述橢圓曲線算法在現有的標準中采用了 1978年出現的 RSA算法，RSA算法是基于大數分解的算法，其可靠性在理論上未能證明；在橢圓曲線加密(ECC)中，利用了某種特殊形式的橢圓曲線，即定義在有限域上的橢圓曲線。
加密算法部分為對稱加密256bit的Rijndael算法，密鑰長度256位。數據分組長度256位。現有的在TR069標準中的建議使用的是 3DES和RC4算法，3DES是DES加密算法的一種模式，它使用3個 64位的密鑰對數據進行三次加密，與Rijndael算法不同，3DES只是對一個128位分組的數據做3次DES變換并不是全新的加密算法。 Rijndael算法從根本上實現了 256位長度密鑰靈活的加密。RC4為流加密方法，在1987年發明，與3DES和Rijndael等CBC塊分組加密方式不同。
假設終端CPE向自動配置服務器(ACS )發送信息M并進行數字簽名。
密鑰分配和管理，參見附圖l所示
發送端CPE 101在廣域網終端側與接收端配置服務器ACS 102確立散列函數A()用于生成消息摘要。其中，散列函數的交換是為了讓數據JJ議雙發可以獲得相同的數據摘要，從而m^數據的完整性。
CPE 101建立橢圓曲線參數集T ="，"》，？，")，其中，p 、 a 、 b用來確定一條橢圓曲線，P為基點，n為點P的階。p稱為有限域GF(p) 的特征值，a， b為橢圓曲線坐標參數。并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端ACS。
CPE 101和ACS 102分別與認證中心(CA)證書服務器103交互并建立密鑰對(《必)和"必)，其中《，《為私鑰，込=《尸必尸是公鑰
(公鑰用來解密，私鑰用來加密)，d和Q為通過密鑰擴展算法生成。所述CA證書服務器103為由權威機構建立的可靠的像使用證書認證的網絡設備發放絕對可靠的數字證書的服務器，只在首次上線時連接并下發一次CA證書。
CPE 101將公鑰么發送到ACS 102， ACS 102將公鑰Qa發送給 CPE 101。
CPE 101 和 ACS 102 事先協商用各自獲得的私鑰
d=daQb=dbQa=dadbP作為對稱加密的密鑰。
信息數字簽名和加密過程，參見圖2所示
步驟201, CPE生成一個隨機數random;計算random-1mod(n);
步驟202， CPE用散列函數M)將信息m變換得到摘要信息M = h(m)
步驟203， CPE使用私鑰《對摘要信息M進行加密，得到加密后的摘要信息c"，計算用來驗證的參數S =k(M + darandom)mod(n);
步驟204， CPE使用密鑰d，使用256bit密鑰和256bit分組長度 Rijndad算法來對信息^ + cJ加密，得到完整密文C。計算kp= (x1, y1) y= x1mod(w),
步驟205, CPE將(c,y, s)發送給ACS;其中C為256位加密強度加密后的密文，y，s為驗證信息。信息解密過程，參見附圖3所示
步驟301， ACS獲得了來自發送端CPE的混合密文，分別提取出完整密文C和附加參數y和s;
步驟302~303， ACS —方面使用密鑰對(da，Qa)、(db,Qa)來驗證在密鑰交換過程中協商的橢圓曲線參數計算附加參數y和s的正確性，并從密文C中獲得加密過的摘要信息Cm，對Cm使用公鑰來解密，可以獲得原始的摘要信息M;
步驟304 ~ 305，另一方面使用Rijndael算法對2Mbit密文解密獲得明文m，同樣使用在第一個過程中交換的散列算法hO計算摘要信息 M;
步驟306， ACS對以上兩次(步驟302-303和步驟加4 305)對M的計算結果進行比較，如果相同則信任發送端的可靠性，提取明文 m.
以上實施例采用CPE、 ACS作為發送端和接收端進行說明，也可以更換為TR069綜合終端管理平臺的其他相應設備。
采用上述說明的算法流程對信息進行處理后，在SSL層以下的數據具有256位的加密強度。并且加密算法的種子密鑰也在SSL握手過程中進行了加密，減少了因為泄露種子密鑰(密鑰擴展算法的輸入，如果攻擊者獲得種子密鑰和算法，就攻破了該層)而被攻破的可能性。加密后的報文中還包含了信息摘要，可以對數據的完整性進行驗證。
本發明的描述是為了示例和說明起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種TR069綜合終端管理平臺加密系統，其特征在于，包括密鑰分配服務器，具有發送端和接收端的私鑰，密鑰分配之功能；發送端，用于生成一個隨機數random，計算random-1 mod(n)；將待發送的信息m變換得到摘要信息M＝h(m)；使用私鑰da對摘要信息M進行加密，得到加密后的摘要信息Cm，計算用來驗證的參數s＝k(M+darandom)mod(n)；使用256bit的密鑰d和256bit分組長度Rijndael算法來對信息(m+Cm)加密，得到完整密文C，計算kP＝(x1，y1)，y＝x1mod(n)；將(C，y，s)發送給接收端，其中C為256位加密強度加密后的密文，y，s為驗證信息；接收端，用于獲得來自發送端A的混合密文；分別提取出完整密文C和附加參數y和s；使用密鑰對(da，Qa)、(db，Qb)來驗證在密鑰交換過程中協商的橢圓曲線參數計算附加參數y和s的正確性，并從密文C中獲得加密過的摘要信息Cm，對Cm使用公鑰來解密，獲得原始的摘要信息M；同時，使用Rijndael算法對256bit密文解密獲得明文形式的信息m；使用協商的散列算法h()計算摘要信息M；對以上兩次對摘要信息M的計算結果進行比較，如果相同則信任發送端的可靠性，提取明文形式的信息m。
2. 根據權利要求l所述的系統，其特征在于，所述的密鑰分配服務器分配在密鑰過程中，發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數W)用于生成消息摘要；發送端建立橢圓曲線參數集T=(q,a,b,p,n)，其中，P為基點，n為點P的階，p稱為有限域GF(p)的特征值，a, b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰對(da,Qn)和(ddh,Qh)，其中da,db為私鑰,Qa=dadbp必尸是公鑰，d和Q為通過密鑰擴展算法生成；發送端將公鑰2。發送到接收端，接收端將公鑰&發送給發送端；發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰d=daQh=dadbp作為對稱加密的密鑰。
3. 根據權利要求l所述的系統，其特征在于，所述發送端為客戶端設備CPE，所述接收端為自動配置服務器ACS。
4. 根據權利要求l所述的系統，其特征在于，所述密鑰分配服務器為認證中心服務器。
5. 根據權利要求l所述的系統，其特征在于，所述發送端和接收端分別通過互聯網與密鑰分配服務器連接。
6. —種TR069綜合終端管理平臺加密方法，其特征在于，包括發送端生成一個隨機數random,計算randonm-1mod(n); 發送端將待發送的信息m變換得到摘要信息M=h(m); 發送端使用私鑰d0對摘要信息M進行加密，得到加密后的摘要信息Cm,計算用來驗證的參數s=k(M+darandom)mod(n);發送端使用256bit的密鑰d和256bit分組長度Rijndael算法來對信息(m+ Cm)加密，得到完整密文C,計算kP=(x1,y1)，y=x1mod(n);發送端將(C,y，s)發送給接收端，其中C為256位加密強度加密后的密文，y，s為驗證信息。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包括密鑰分配流程發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數M)用于生成消息摘要；發送端建立橢圓曲線參數集T=(q,a,b,P,n)，其中，P為基點，n為點 P的階，p稱為有限域GF(p)的特征值，a， b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰對(db,Qb)，其中、da,db為私鑰，Qa=daP,QbP是公鑰，d和Q為通過密鑰擴展算法生成；發送端將公鑰Qa發送到接收端，接收端將公鑰Qa發送給發送端；發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰d=daQb=dbQa=dadbP作為對稱加密的密鑰。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述發送端用散列函數h)將信息m變換得到摘要信息M=h(m)。
9. 一種TR069綜合終端管理平臺解密方法，其特征在于，包括接收端獲得了來自發送端A的混合密文；分別提取出完整密文C和附加參數y和s;使用密鑰對(da，Qa) 、 (db，Qb)來驗證在密鑰交換過程中協商的橢圓曲線參數計算附加參數y和s的正確性，并從密文C中獲得加密過的摘要信息Cm、對Cm使用公鑰來解密，獲得原始的摘要信息M;同時，使用 Rijndael算法對256bit密文解密獲得明文形式的信息m;使用協商的散列算法h()計算摘要信息M;對以上兩次對摘要信息M的計算結果進行比較，如果相同則信任發送端的可靠性，提取明文形式的信息m。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括密鑰分配流程發送端與密鑰分配服務器交互確立散列函數h()用于生成消息摘要；發送端建立橢圓曲線參數集T=(q，a，b，p，n)，其中，P為基點，n為點P的階，p稱為有限域GF(p)的特征值，a， b為橢圓曲線坐標參數，并將橢圓曲線參數和散列函數給接收端；發送端和接收端分別與密鑰分配服務器交互并建立密鑰對(da，Qa)和 (db，Qb)，其中da，db為私鑰，Qa=daP，Qbp公鑰，d和Q為通過密鑰擴展算法生成；發送端將公鑰Qa發送到接收端，接收端將公鑰込發送給發送端；發送端和接收端事先協商用各自獲得的私鑰d=daQb=dbQa=dadbP作為對稱加密的密鑰。
全文摘要
本發明公開一種在TR069綜合終端管理平臺加解密的方法和系統，包括發送端生成一個隨機數random，計算random-1mod(n)；將待發送的信息m變換得到摘要信息M＝h(m)；使用私鑰da對摘要信息M進行加密，得到加密后的摘要信息Cm，計算用來驗證的參數s＝k(M+darandom)mod(n)；使用256bit的密鑰d和256bit分組長度Rijndael算法來對信息(m+Cm)加密，得到完整密文C，計算kP＝(x1，y1)，y＝x1mod(n)；將(C，y，s)發送給接收端，其中C為256位加密強度加密后的密文，y，s為驗證信息。本發明解決了使用RSA算法帶來的不可靠性問題。
文檔編號H04L9/32GK101202630SQ200710194978
公開日2008年6月18日申請日期2007年12月7日優先權日2007年12月7日
發明者候象飛, 晶孫, 明謝, 陳毅文申請人:中國電信股份有限公司

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