PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源的認證密鑰協(xié)商方法與流程

本發(fā)明屬于信息通信中跨異構(gòu)域認證與密鑰協(xié)商技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

分布式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的各種應(yīng)用，例如虛擬企業(yè)，即時通信系統(tǒng)等等，用戶與其想要訪問的信息資源往往都處于不同的信任域中。而不同的信任域可能會基于不同的密碼體制，例如基于Kerberos的密碼體制，基于PKI(公鑰基礎(chǔ)設(shè)施)的密碼體制以及基于IBC(基于身份的密碼技術(shù))的密碼體制等等。同構(gòu)域之間的認證密鑰協(xié)商方法已經(jīng)有較多的研究，并且已形成標準并被廣泛應(yīng)用。用于PKI以及Kerberos兩個域之間的認證密鑰協(xié)商方法也有較多的研究。但PKI域的用戶訪問IBC域的資源時的認證密鑰協(xié)商方法，卻很少有人研究。而在分布式網(wǎng)絡(luò)下的諸如虛擬企業(yè)，敏捷制造等應(yīng)用場景下，PKI域的用戶訪問IBC域的資源的應(yīng)用需求很多。

現(xiàn)有的PKI域的用戶訪問IBC域的資源時的認證密鑰協(xié)商文獻只有：

文獻1“異構(gòu)域的跨域授權(quán)”(孟欣,胡亮,初劍峰,等.異構(gòu)信任域的跨域授權(quán)[J].吉林大學學報理學版,2010,48(1):89-93.)依托于PKI同構(gòu)域之間的互信互聯(lián)體系，采用身份映射，跨域授權(quán)兩部分內(nèi)容實現(xiàn)跨IBC與PKI域之間的可信互聯(lián)。但是該文獻中大量多次使用到證書，證書在傳遞，存儲過程中都會消耗大量的資源，與人們當初設(shè)計IBC密碼體制的初衷不符；采用身份映射的方式很不直接，在現(xiàn)實的應(yīng)用中可行性不高。并且該文獻只是用身份映射，信任傳遞的方式來實現(xiàn)認證的思想，沒有具體的方案流程，只能算作是一種新的跨域授權(quán)的思想而不是一個可以直接實現(xiàn)的方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源的認證密鑰協(xié)商方法，該方法能有效實現(xiàn)PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源的認證密鑰協(xié)商，其消耗資源少，安全性高。

本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源的認證密鑰協(xié)商方法，其操作步驟是：

A、申請訪問

PKI域的用戶U向PKI域的認證服務(wù)器CA發(fā)出訪問IBC域的資源S的請求，PKI域認證服務(wù)器CA對PKI域的用戶U的身份合法性進行認證；若認證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，向IBC域認證服務(wù)器TA轉(zhuǎn)發(fā)PKI域的用戶U的訪問請求；

B、生成用戶索引并發(fā)送

IBC域認證服務(wù)器TA對PKI域認證服務(wù)器CA進行身份認證，若認證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，IBC域認證服務(wù)器TA生成PKI域的用戶U訪問IBC域內(nèi)資源S的會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁，并生成會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁對應(yīng)的用戶索引Na；且該用戶索引Na為隨機產(chǎn)生并與已有用戶索引不相同；

IBC域認證服務(wù)器TA利用自身私鑰SK_TA對IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA、用戶索引Na及會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁，進行簽名得到已簽名消息M_sign，再利用PKI域的用戶U的公鑰PK_U對已簽名消息M_sign進行加密，得到用戶接收消息M_A2TA->U，并將用戶接收消息M_A2TA->U發(fā)送給PKI域的用戶U；

同時，IBC域認證服務(wù)器TA利用IBC域內(nèi)資源S的公鑰Q_S對已簽名消息M_sign進行加密，得到資源接收信息M_A2TA->S，并將資源接收信息M_A2TA->S發(fā)送給IBC域內(nèi)的資源S；

C、雙向身份認證以及協(xié)商會話密鑰

C1、PKI域的用戶U利用自身私鑰SK_U對IBC域認證服務(wù)器TA發(fā)來的用戶接收消息M_A2TA->U進行解密，得到IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA、用戶索引Na及會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁；再利用IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA，計算出IBC域認證服務(wù)器TA的公鑰Q_TA，并用IBC域認證服務(wù)器TA的公鑰Q_TA來驗證簽名的有效性，若驗證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，PKI域的用戶U生成會話密鑰K的用戶部分k₂，并將會話密鑰K的用戶部分k₂首位處進行填充，使其與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁的位數(shù)相同，然后對會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁和填充后的用戶部分k₂進行異或處理得到完整的會話密鑰K；

C2、IBC域內(nèi)的資源S用自身私鑰S_S對B步驟中IBC域內(nèi)認證服務(wù)器TA發(fā)送來的資源接收消息M_A2TA->S進行解密，得到解密會話密鑰K’的認證服務(wù)器部分K₁＇以及對應(yīng)的資源端用戶索引Na'；

C3、PKI域的用戶U再利用IBC域內(nèi)的資源S的身份標識ID_S，計算出IBC域內(nèi)的資源S的公鑰Q_S，對會話密鑰K的用戶部分K₂和用戶索引Na進行加密，得到用戶密文S-k₂；同時,利用會話密鑰K對IBC域內(nèi)的資源S的身份標識ID_S進行加密，得到身份標識密文S-ID；再將用戶密文S-k₂和身份標識密文S-ID一起發(fā)送給IBC域內(nèi)的資源S；

C4、IBC域內(nèi)的資源S對收到的用戶密文S-k₂進行解密，得到資源端會話密鑰K＇＇的用戶部分K₂＇＇以及用戶端用戶索引Na＇＇；再搜索出與用戶端用戶索引Na＇＇對應(yīng)的檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇；再將資源端會話密鑰K＇＇的用戶部分K₂＇＇首位處進行填充，使其與檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇的位數(shù)相同，然后對檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇和填充后的用戶部分K₂＇＇進行異或處理得到完整的資源端會話密鑰K＇＇；再用資源端會話密鑰K＇＇解密收到的身份標識密文S-ID，得到IBC域內(nèi)資源S的提取身份標識ID_S'，將提取身份標識ID_S'和IBC域的資源S的身份標識ID_S進行驗證，若二者不一致，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，IBC域內(nèi)的資源S用資源端會話密鑰K＇＇對其身份標識ID_S進行加密，得到IBC域內(nèi)的資源S的資源端身份標識密文M_A3S->U，并將其發(fā)送給PKI域的用戶U；

C5、PKI域的用戶U用會話密鑰K對收到的資源端身份標識密文M_A3S->U進行解密，得到IBC域內(nèi)的資源S的用戶端身份標識ID_S”，并驗證IBC域內(nèi)的資源S的用戶端身份標識ID_S”的有效性，若驗證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則PKI域的用戶U與IBC域的資源S的認證密鑰協(xié)商完成，PKI域的用戶U利用會話密鑰K對IBC域的資源S進行安全訪問；

D、重認證

當會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁超出其生命周期時，IBC域認證服務(wù)器TA銷毀B步驟中生成的與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁對應(yīng)的用戶索引Na；IBC域內(nèi)的資源S銷毀C2步驟中得到的與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分K₁對應(yīng)的用戶索引Na；若PKI域的用戶U不再訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；若PKI域的用戶U仍需訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟A；

當會話密鑰K的用戶部分k₂超出其生命周期，但會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁仍在其生命周期中，若PKI域的用戶U不再訪問IBC域的資源S時，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；若PKI域的用戶U仍需訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟A或者進行快速重認證；

E、中止會話。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明給出了PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源時的跨異構(gòu)域認證密鑰協(xié)商方法，使得PKI域內(nèi)的用戶能夠安全的訪問IBC域內(nèi)的資源。

二、會話密鑰是由會話密鑰的認證服務(wù)器部分和用戶部分進行異或處理得到，較之單純由認證服務(wù)器生成的會話密鑰而言，其安全性得到大幅提高，并且增加的資源消耗少。

三、IBC域內(nèi)的資源基于用戶索引的方法來認證PKI域內(nèi)的用戶的合法身份，由于用戶索引隨機產(chǎn)生、密文傳輸；因此能保證訪問的安全性。較之傳統(tǒng)的基于訪問授權(quán)票據(jù)的認證方法，用戶索引的信息量少，又能有效地減少通信量。

四、當會話密鑰的認證服務(wù)器部分超出其生命周期時，其對應(yīng)的用戶索引隨即銷毀；減少了對存儲資源的消耗；同時，使新的用戶索引生成更快捷，使用用戶索引進行檢索時更迅速高效。

進一步，本發(fā)明的B步驟中的會話密鑰K的認證服務(wù)器部分K₁的位數(shù)為128位；所述的C1步驟中，IBC域的用戶U生成會話密鑰K的用戶部分K₂的長度為80位。

這樣，采用80位的用戶部分進行填充與128位的認證服務(wù)器部分進行異或得到會話密鑰，較之僅由128位的認證服務(wù)器部分得到的會話密鑰，密鑰的生命周期較短，會話密鑰的安全得到保證，同時，增加的通信量很少。

進一步，本發(fā)明的D步驟中的快速重認證的具體做法是：

PKI域內(nèi)的用戶U生成重認證會話密鑰K_R的用戶部分K_R2，并將重認證會話密鑰K_R的用戶部分K_R2首位處進行填充，使其與重認證會話密鑰K_R的認證服務(wù)器部分k₁的位數(shù)相同，然后對重認證會話密鑰K_R的認證服務(wù)器部分k₁和填充后的用戶部分K_R2進行異或處理得到完整的重認證會話密鑰K_R；轉(zhuǎn)至C3步驟。

這樣，當會話密鑰的用戶部分超出其生命周期，但會話密鑰的認證服務(wù)器部分仍在其生命周期中時；若PKI域的用戶仍需訪問IBC域的資源，可進行快速重認證，而無需重新進行申請訪問和訪問授權(quán)票據(jù)生成和分發(fā)的操作，在保證訪問安全的前提下，大大減少了方法的交互次數(shù)，通信量和計算量。

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

具體實施方式

實施例

一種PKI域內(nèi)的用戶訪問IBC域內(nèi)的資源的認證密鑰協(xié)商方法，其操作步驟是：

A、申請訪問

PKI域的用戶U向PKI域的認證服務(wù)器CA發(fā)出訪問IBC域的資源S的請求，PKI域認證服務(wù)器CA對PKI域的用戶U的身份合法性進行認證；若認證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，向IBC域認證服務(wù)器TA轉(zhuǎn)發(fā)PKI域的用戶U的訪問請求；

B、生成用戶索引并發(fā)送

IBC域認證服務(wù)器TA對PKI域認證服務(wù)器CA進行身份認證，若認證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，IBC域認證服務(wù)器TA生成PKI域的用戶U訪問IBC域內(nèi)資源S的會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁，并生成會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁對應(yīng)的用戶索引Na；且該用戶索引Na為隨機產(chǎn)生并與已有用戶索引不相同；

IBC域認證服務(wù)器TA利用自身私鑰SK_TA對IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA、用戶索引Na及會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁，進行簽名得到已簽名消息M_sign，再利用PKI域的用戶U的公鑰PK_U對已簽名消息M_sign進行加密，得到用戶接收消息M_A2TA->U，并將用戶接收消息M_A2TA->U發(fā)送給PKI域的用戶U；

同時，IBC域認證服務(wù)器TA利用IBC域內(nèi)資源S的公鑰Q_S對已簽名消息M_sign進行加密，得到資源接收信息M_A2TA->S，并將資源接收信息M_A2TA->S發(fā)送給IBC域內(nèi)的資源S；

C、雙向身份認證以及協(xié)商會話密鑰

C1、PKI域的用戶U利用自身私鑰SK_U對IBC域認證服務(wù)器TA發(fā)來的用戶接收消息M_A2TA->U進行解密，得到IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA、用戶索引Na及會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁；再利用IBC域認證服務(wù)器TA的身份標識ID_TA，計算出IBC域認證服務(wù)器TA的公鑰Q_TA，并用IBC域認證服務(wù)器TA的公鑰Q_TA來驗證簽名的有效性，若驗證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，PKI域的用戶U生成會話密鑰K的用戶部分k₂，并將會話密鑰K的用戶部分k₂首位處進行填充，使其與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁的位數(shù)相同，然后對會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁和填充后的用戶部分k₂進行異或處理得到完整的會話密鑰K；

C2、IBC域內(nèi)的資源S用自身私鑰S_S對B步驟中IBC域內(nèi)認證服務(wù)器TA發(fā)送來的資源接收消息M_A2TA->S進行解密，得到解密會話密鑰K’的認證服務(wù)器部分K₁＇以及對應(yīng)的資源端用戶索引Na'；

C3、PKI域的用戶U再利用IBC域內(nèi)的資源S的身份標識ID_S，計算出IBC域內(nèi)的資源S的公鑰Q_S，對會話密鑰K的用戶部分K₂和用戶索引Na進行加密，得到用戶密文S-k₂；同時,利用會話密鑰K對IBC域內(nèi)的資源S的身份標識ID_S進行加密，得到身份標識密文S-ID；再將用戶密文S-k₂和身份標識密文S-ID一起發(fā)送給IBC域內(nèi)的資源S；

C4、IBC域內(nèi)的資源S對收到的用戶密文S-k₂進行解密，得到資源端會話密鑰K＇＇的用戶部分K₂＇＇以及用戶端用戶索引Na＇＇；再搜索出與用戶端用戶索引Na＇＇對應(yīng)的檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇；再將資源端會話密鑰K＇＇的用戶部分K₂＇＇首位處進行填充，使其與檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇的位數(shù)相同，然后對檢出解密會話密鑰K＇＇＇的認證服務(wù)器部分K₁＇＇＇和填充后的用戶部分K₂＇＇進行異或處理得到完整的資源端會話密鑰K＇＇；再用資源端會話密鑰K＇＇解密收到的身份標識密文S-ID，得到IBC域內(nèi)資源S的提取身份標識ID_S'，將提取身份標識ID_S'和IBC域的資源S的身份標識ID_S進行驗證，若二者不一致，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則，IBC域內(nèi)的資源S用資源端會話密鑰K＇＇對其身份標識ID_S進行加密，得到IBC域內(nèi)的資源S的資源端身份標識密文M_A3S->U，并將其發(fā)送給PKI域的用戶U；

C5、PKI域的用戶U用會話密鑰K對收到的資源端身份標識密文M_A3S->U進行解密，得到IBC域內(nèi)的資源S的用戶端身份標識ID_S”，并驗證IBC域內(nèi)的資源S的用戶端身份標識ID_S”的有效性，若驗證未通過，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；否則PKI域的用戶U與IBC域的資源S的認證密鑰協(xié)商完成，PKI域的用戶U利用會話密鑰K對IBC域的資源S進行安全訪問；

D、重認證

當會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁超出其生命周期時，IBC域認證服務(wù)器TA銷毀B步驟中生成的與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁對應(yīng)的用戶索引Na；IBC域內(nèi)的資源S銷毀C2步驟中得到的與會話密鑰K的認證服務(wù)器部分K₁對應(yīng)的用戶索引Na；若PKI域的用戶U不再訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；若PKI域的用戶U仍需訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟A；

當會話密鑰K的用戶部分k₂超出其生命周期，但會話密鑰K的認證服務(wù)器部分k₁仍在其生命周期中，若PKI域的用戶U不再訪問IBC域的資源S時，則跳轉(zhuǎn)至步驟E；若PKI域的用戶U仍需訪問IBC域的資源S，則跳轉(zhuǎn)至步驟A或者進行快速重認證；

E、中止會話。

本例的B步驟中的會話密鑰K的認證服務(wù)器部分K₁的位數(shù)為128位；所述的C1步驟中，PKI域的用戶U生成會話密鑰K的用戶部分K₂的長度為80位。

本例的D步驟中的快速重認證的具體做法是：

PKI域內(nèi)的用戶U生成重認證會話密鑰K_R的用戶部分K_R2，并將重認證會話密鑰K_R的用戶部分K_R2首位處進行填充，使其與重認證會話密鑰K_R的認證服務(wù)器部分k₁的位數(shù)相同，然后對重認證會話密鑰K_R的認證服務(wù)器部分k₁和填充后的用戶部分K_R2進行異或處理得到完整的重認證會話密鑰K_R；轉(zhuǎn)至C3步驟。