專(zhuān)利名稱(chēng)：安全地產(chǎn)生共享密鑰的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及在兩個(gè)消息收發(fā)系統(tǒng)之間建立可信和安全的關(guān)系以交換數(shù)據(jù)的裝置和方法。更具體地，本申請(qǐng)描述了使用基于口令的認(rèn)證方法、在無(wú)線(xiàn)手持設(shè)備(“移動(dòng)設(shè)備”)與消息中心或主機(jī)系統(tǒng)之間建立可信關(guān)系的裝置和方法。這里描述的裝置和方法可應(yīng)用于陸地線(xiàn)路環(huán)境以及無(wú)線(xiàn)環(huán)境。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)工業(yè)中，有多種當(dāng)前已知的強(qiáng)大的基于口令的加密機(jī)制。這些實(shí)現(xiàn)方式中的一些包括加密密鑰交換(EKE)、口令推導(dǎo)模(Password Derived Moduli，PDM)、以及簡(jiǎn)單認(rèn)證口令指數(shù)密鑰交換(SPEKE)。這些機(jī)制在實(shí)現(xiàn)方式方面受限，沒(méi)有處理對(duì)移動(dòng)設(shè)備的需求。另外，這些機(jī)制沒(méi)有處理對(duì)實(shí)現(xiàn)完備前向(forward)保密的需求，使得在破壞安全性確實(shí)發(fā)生時(shí)，所有先前交換的消息保持安全。協(xié)議提供了即使泄露了長(zhǎng)期密鑰，過(guò)去的會(huì)話(huà)密鑰也不會(huì)泄露的完備前向保密。(例如，見(jiàn)Menezes et al.，Handbook of AppliedCryptography，1996，p.496)。完備前向保密也稱(chēng)為后向阻斷保護(hù)，表示不論未來(lái)發(fā)生任何事情，所有先前安全交換的消息應(yīng)當(dāng)保持安全。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)在此公開(kāi)的示教，提供了針對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)之間的安全通信的系統(tǒng)和方法。例如，方法可以包括產(chǎn)生的第一密鑰對(duì)和第二密鑰對(duì)，后者包括根據(jù)共享秘密產(chǎn)生的第二公共密鑰。向第二系統(tǒng)發(fā)送第一和第二公共密鑰，并從第二系統(tǒng)接收第三和第四公共密鑰。根據(jù)共享秘密，產(chǎn)生第四公共密鑰。根據(jù)第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算用于加密消息的主密鑰。為了重置密鑰，產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)，以及接收新的第四公共密鑰。使用新的第二私用密鑰和新的第四公共密鑰，利用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算來(lái)計(jì)算新的主密鑰。
作為另一示例，第一系統(tǒng)用于建立至第二系統(tǒng)的安全雙向通信路徑，以交換一個(gè)或多個(gè)消息。第一系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器和與存儲(chǔ)器相連的處理單元。處理單元配置來(lái)執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生具有第一公共密鑰和第一私用密鑰的第一密鑰對(duì)；產(chǎn)生具有第二公共密鑰和第二私用密鑰的第二密鑰對(duì)，第二公共密鑰是根據(jù)第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)已知的共享秘密產(chǎn)生的；向第二系統(tǒng)發(fā)送第二公共密鑰和第一公共密鑰；接收由第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第三公共密鑰和第四公共密鑰，第四公共密鑰是根據(jù)共享秘密產(chǎn)生的；根據(jù)第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算第一主密鑰，其中，第一主密鑰配置來(lái)用在對(duì)一個(gè)或多個(gè)消息的加密中；產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)；從第二系統(tǒng)接收新的第四公共密鑰，以及使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，根據(jù)第一私用密鑰、新的第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算新的主密鑰。


圖1示出了固定和無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)之間的第一示例通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2示出了兩個(gè)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)之間的第二示例通信系統(tǒng)的方框圖。
圖3示出了兩個(gè)固定系統(tǒng)之間的第三示例通信系統(tǒng)的方框圖。
圖4示出了用于實(shí)現(xiàn)圖1通信系統(tǒng)的示例數(shù)據(jù)交換集的消息交換圖，其中，用戶(hù)是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。
圖5示出了用于實(shí)現(xiàn)圖1通信系統(tǒng)的示例性數(shù)據(jù)交換集的消息交換圖，其中，服務(wù)提供商是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。
圖6示出了用于執(zhí)行圖4步驟、在用戶(hù)軟件內(nèi)的步驟的數(shù)據(jù)流圖，其中，用戶(hù)是密鑰交換的發(fā)起者。
圖7示出了用于執(zhí)行圖4步驟、在服務(wù)軟件內(nèi)的步驟的數(shù)據(jù)流圖，其中，用戶(hù)是密鑰交換的發(fā)起者。
圖8示出了在圖1、2和3所示的環(huán)境中重新產(chǎn)生另一密鑰時(shí)，服務(wù)用戶(hù)重置密鑰序列的步驟的數(shù)據(jù)流圖。
圖9示出了在圖1、2和3所示的環(huán)境中重新產(chǎn)生另一密鑰時(shí)，服務(wù)提供商重置密鑰序列所需步驟的數(shù)據(jù)流圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，示出了固定和無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)之間的第一示例通信系統(tǒng)的方框圖。該總纜圖示出了使用本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。該圖示出了本發(fā)明的示例實(shí)施例，并且集中在包括無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上。該圖中有提供服務(wù)的系統(tǒng)20和22、以及使用服務(wù)的系統(tǒng)30和32。在服務(wù)提供(這里也稱(chēng)為服務(wù)提供商)與服務(wù)用戶(hù)之間有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)、以及實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)流的一個(gè)或多個(gè)連接。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，服務(wù)提供20或22可以是向用戶(hù)提供服務(wù)的許多可能的計(jì)算機(jī)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，一些著名的服務(wù)提供商可以是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供(ISP)或應(yīng)用服務(wù)提供(ASP)局內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)。服務(wù)提供20和22還可以是在如銀行、股票經(jīng)紀(jì)公司、保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)公司或一些其它面向服務(wù)的公司等私營(yíng)或公共公司內(nèi)運(yùn)行的一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)。服務(wù)提供20或22還可以作為世界范圍操作的計(jì)算機(jī)集群的一部分而運(yùn)行，構(gòu)成統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成集群(UDDI集群)。所有這些服務(wù)提供20和22中的共同要素在于，這些服務(wù)提供20和22需要建立與用戶(hù)之間的安全數(shù)據(jù)信道。在UDDI的情況下，可能需要安全關(guān)系，以交換私用服務(wù)列表，或者甚至允許UDDI來(lái)代理服務(wù)提供。
可以按照多種不同方式來(lái)對(duì)移動(dòng)設(shè)備和服務(wù)主機(jī)進(jìn)行尋址。在一些實(shí)施例中，可以使用IP(因特網(wǎng)協(xié)議)地址進(jìn)行尋址。在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)電子郵件地址對(duì)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行尋址。在另一實(shí)施例中，目的地地址可以是主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)的電子郵件地址。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，服務(wù)用戶(hù)30和32可以是移動(dòng)超文本傳輸協(xié)議(HTTP)瀏覽器、移動(dòng)無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議(WAP)瀏覽器、基于專(zhuān)有傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)的應(yīng)用程序或一些專(zhuān)有合作解決方案。在該領(lǐng)域中，存在迅速發(fā)展的新方法，例如，包括針對(duì)蜂窩電話(huà)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等小型無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的新Java 2Micro Edition(J2ME)解決方案。對(duì)于使用J2ME的設(shè)備，通過(guò)服務(wù)提供附著并下載軟件的選擇變得很平常。類(lèi)似地，服務(wù)提供20和22可以基于HTTP網(wǎng)服務(wù)器解決方案、Java企業(yè)解決方案、基于無(wú)線(xiàn)標(biāo)記語(yǔ)言(WML)的服務(wù)提供或?yàn)樘囟康亩鴦?chuàng)建的一些專(zhuān)有服務(wù)解決方案。
要理解，這里所指的移動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)系統(tǒng)的每一個(gè)都可以包括一個(gè)或多個(gè)各自的存儲(chǔ)器(例如，包含處理指令)、以及一個(gè)或多個(gè)各自的處理單元，例如，那些常規(guī)已知的通用處理單元、和/或諸如專(zhuān)用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)之類(lèi)的專(zhuān)用處理單元，其中，可以配置(例如，使用適合的軟件和/或固件指令編程，和/或使用專(zhuān)用硬件電路制作)處理單元，以執(zhí)行這里所述的方法。這些系統(tǒng)中的每一個(gè)還可以包括任何適合的接口，如那些常規(guī)已知的，這些接口可以與單獨(dú)的處理單元相結(jié)合，進(jìn)行操作，以使與其它系統(tǒng)的通信更加便利。
通信路徑中的端點(diǎn)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連，這些數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)允許交換數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻、音樂(lè)、照片或者可以通過(guò)數(shù)據(jù)通信信道交換的任何其它數(shù)字媒體。包含于本示例中的兩個(gè)主要網(wǎng)絡(luò)是廣域網(wǎng)(WAN)26，最普遍的是互聯(lián)網(wǎng)，以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)28。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)28可以是GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)、CDMA/1XRTT網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000網(wǎng)絡(luò)、如EDGE或UMTS之類(lèi)的第三代網(wǎng)絡(luò)、或者許多很快可用的其它公共無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。在示例系統(tǒng)中，使用如ISDN、T1、以太網(wǎng)(陸地線(xiàn)路和802.11)、幀中繼、ATM、ADSL或一些其它高速互聯(lián)網(wǎng)連接之類(lèi)的鏈路24，將這些網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)服務(wù)10b連接。隨著更大量的數(shù)據(jù)交換，很明顯，需要改善安全性，并使其更加可靠，防止黑客和竊聽(tīng)者的攻擊。本發(fā)明使用這些現(xiàn)有數(shù)據(jù)通信路徑，提供高級(jí)的基于口令的認(rèn)證。這種安全等級(jí)提供了更大確信，確信任何通信數(shù)據(jù)的接收方正是預(yù)期的實(shí)體。在主機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供22與移動(dòng)設(shè)備32上的服務(wù)用戶(hù)之間，示出了針對(duì)數(shù)據(jù)通信路徑36的一個(gè)實(shí)施例。在UDDI服務(wù)提供20與移動(dòng)設(shè)備30上的服務(wù)用戶(hù)之間，示出了針對(duì)數(shù)據(jù)通信路徑40的另一實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供22具有與移動(dòng)設(shè)備32的用戶(hù)進(jìn)行的帶外通信34(即，在任何適合的安全信道上的通信)。帶外通信路徑34用于交換共享秘密、避免需要變得安全的不安全路徑。由于UDDI服務(wù)云提供特定安全等級(jí)，所以UDDI服務(wù)云可以用于定位服務(wù)，并接收帶有最終目的地服務(wù)的帶外共享秘密。以下是帶外通信路徑34和38的一些示例(a)移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)30或32和主機(jī)系統(tǒng)20或22處的運(yùn)營(yíng)商建立彼此之間的電話(huà)通話(huà)，以交換共享秘密。然后將秘密輸入每一個(gè)系統(tǒng)，并用在創(chuàng)建加密密鑰的過(guò)程中。
(b)移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)30或32無(wú)線(xiàn)地、或通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與安全網(wǎng)站20或22連接，并請(qǐng)求密鑰。接收密鑰，并將其手動(dòng)輸入移動(dòng)設(shè)備30或32。主機(jī)系統(tǒng)20或22可以從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器自動(dòng)接收密鑰，或者還可以手動(dòng)輸入密鑰。在一些實(shí)施例中，在請(qǐng)求共享密鑰之后，自動(dòng)產(chǎn)生記錄。
(c)移動(dòng)設(shè)備30或32的用戶(hù)請(qǐng)求服務(wù)，主機(jī)系統(tǒng)20或22通過(guò)電子郵件，將共享秘密郵寄到已知在安全區(qū)域的用戶(hù)的公司郵箱。用戶(hù)從電子郵箱中獲取共享秘密，并將其手動(dòng)輸入移動(dòng)設(shè)備30或32。
(d)移動(dòng)設(shè)備30或32的用戶(hù)作出請(qǐng)求服務(wù)，服務(wù)20或22處的運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)生共享秘密，并將該共享秘密給予已知為可信任和安全的特定人。此人可以是給定組群的秘書(shū)或管理員；理想地，此人是可以確認(rèn)發(fā)出請(qǐng)求的用戶(hù)的身份的某個(gè)人。然后，這個(gè)可信任的人將共享秘密給予移動(dòng)設(shè)備30或32的最終用戶(hù)，將共享秘密手動(dòng)地輸入移動(dòng)設(shè)備30或32。
這個(gè)簡(jiǎn)短的列表顯示了有許多可信地將共享秘密給予移動(dòng)設(shè)備20b用戶(hù)的方式。這些示例帶外通信34和38的共同特點(diǎn)是，應(yīng)當(dāng)在作出的選擇中構(gòu)建或假設(shè)特定的認(rèn)證等級(jí)。優(yōu)選地，該認(rèn)證的通信路徑應(yīng)當(dāng)不同于未認(rèn)證的數(shù)據(jù)通信路徑。
一旦交換了共享秘密，則創(chuàng)建安全通信路徑的下一步驟會(huì)發(fā)生36和40。用于創(chuàng)建安全和認(rèn)證的鏈接的熟知方法之一是，使用類(lèi)似于SPEKE的強(qiáng)基于口令的加密方法。SPEKE是一種用于基于知識(shí)的認(rèn)證的加密方法，其中基于知識(shí)的認(rèn)證利用并保護(hù)易于記憶的口令，即，共享秘密。SPEKE是已知強(qiáng)口令方法中最簡(jiǎn)單的方法，它是認(rèn)證口令的Diffie-Hellman交換，其中，口令形成交換的基礎(chǔ)或“產(chǎn)生器”。(在標(biāo)準(zhǔn)Diffie-Hellman中，基礎(chǔ)通常是固定公共數(shù)字。)一旦使通過(guò)WAN26和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)28的通信路徑安全，則可以發(fā)起重置密鑰序列。重置密鑰序列允許在預(yù)定數(shù)量的周或月之后， 產(chǎn)生新的密鑰集。在該重置密鑰序列期間，長(zhǎng)期加密密鑰的高級(jí)使用允許完備前向保密的實(shí)現(xiàn)。一旦認(rèn)證秘密(共享秘密)用于創(chuàng)建安全路徑，則可以在之后的日期再用于創(chuàng)建新的密鑰。通過(guò)使用本發(fā)明，密鑰重置操作不泄露先前的密鑰，以及所有先前的會(huì)話(huà)在未來(lái)都是保密的。
轉(zhuǎn)向圖2，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，兩個(gè)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)之間的示例通信系統(tǒng)的方框圖。在本實(shí)施例中，可以在兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備之間創(chuàng)建安全路徑。在本實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備1 46和移動(dòng)設(shè)備2 48交換秘密，并能夠使用該共享秘密，建立共用密鑰?？梢酝ㄟ^(guò)雙方之間的電話(huà)呼叫、面對(duì)面會(huì)議，或者使用上述其它方法之一或任何其它合適方法，進(jìn)行帶外會(huì)話(huà)50。一旦共享了秘密，則可以將其手動(dòng)鍵入移動(dòng)設(shè)備46和48，并且一個(gè)站可以發(fā)起消息的交換，以創(chuàng)建共用主安全密鑰。這種實(shí)施例可以普遍用于專(zhuān)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子郵件會(huì)話(huà)，還可以用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全即時(shí)消息收發(fā)數(shù)據(jù)交換。在高級(jí)使用中，提供服務(wù)的移動(dòng)設(shè)備1 46可以在移動(dòng)設(shè)備46上運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，并提供特定形式的移動(dòng)的安全服務(wù)提供。
轉(zhuǎn)向圖3，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在兩個(gè)固定系統(tǒng)之間的示例通信系統(tǒng)的方框圖。在本實(shí)施例中，在兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)60和62之間進(jìn)行通信。在本示例中，服務(wù)提供60和服務(wù)消費(fèi)者62進(jìn)行帶外會(huì)話(huà)66，并交換秘密密鑰。如已描述的，該帶外通信可以是電話(huà)呼叫；通過(guò)帶有安全SSL連接的瀏覽器、以產(chǎn)生和獲取密鑰的通信；或者如之前提供的一些其它適合的通信。一旦交換了密鑰，則可以使用類(lèi)似于SPEKE的強(qiáng)基于口令的密鑰產(chǎn)生方法來(lái)產(chǎn)生加密密鑰。在本示例中，交換密鑰的通信路徑可以通過(guò)類(lèi)似互聯(lián)網(wǎng)26的WAN網(wǎng)絡(luò)、通過(guò)內(nèi)部?jī)?nèi)聯(lián)網(wǎng)64、或者諸如或類(lèi)似于802.11或藍(lán)牙鏈接之類(lèi)的其它適合的通信路徑。在這些后面的示例中，服務(wù)消費(fèi)者62可以運(yùn)行膝上電腦或掌上電腦，并已可以有限地訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，但是還需要或要求更強(qiáng)的安全性。在本領(lǐng)域眾所周知的是，802.11b缺乏大多數(shù)公司內(nèi)部大型計(jì)算機(jī)部門(mén)所需的魯棒的安全要求。本實(shí)施例示出了，可以在使用基于口令的認(rèn)證機(jī)制時(shí)，使用本發(fā)明來(lái)提供完備前向保密的選項(xiàng)。一旦交換合適消息以創(chuàng)建主密鑰，數(shù)據(jù)通信路徑68可以用于高度安全地秘密交換所有格式的數(shù)據(jù)。
轉(zhuǎn)向圖4，圖4示出了消息交換圖，該圖示出了用于產(chǎn)生和驗(yàn)證主密鑰的示例數(shù)據(jù)交換集，其中，用戶(hù)是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。本示例示出了示例步驟和服務(wù)消費(fèi)者100(用戶(hù))與服務(wù)提供商102之間的消息交換。在本示例中，認(rèn)為連接的一端是服務(wù)消費(fèi)者或用戶(hù)100，已經(jīng)標(biāo)記為系統(tǒng)A。連接的另一端看作是服務(wù)提供商(也稱(chēng)作服務(wù)提供)或主機(jī)系統(tǒng)102，已經(jīng)標(biāo)記為系統(tǒng)B。在本示例中，用戶(hù)100發(fā)起數(shù)據(jù)交換，以創(chuàng)建安全連接。在系統(tǒng)A和系統(tǒng)B之間是在如圖1示出的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上的消息交換。與圖1、2和3中所示的相似，用戶(hù)可以是移動(dòng)設(shè)備30、32或48、或者主機(jī)系統(tǒng)62。同樣，服務(wù)提供商可以是移動(dòng)設(shè)備46或主機(jī)系統(tǒng)20、22或60。
如步驟104所示，用戶(hù)100通過(guò)上述用于帶外通信的方法之一、或者通過(guò)的另一合適方法，聯(lián)系已知服務(wù)提供商102，交換共享秘密。服務(wù)提供商102想要方便這次交換，并發(fā)布秘密口令或簡(jiǎn)單、易于記憶的口令串(步驟106)。通過(guò)這種機(jī)制，在雙方之間產(chǎn)生并交換共享秘密。用戶(hù)100接收并保存該秘密，以幫助產(chǎn)生加密密鑰?？蛇x地，服務(wù)提供商102可以從用戶(hù)100處接收秘密口令(共享秘密)。在任何一種情況下，服務(wù)提供商保存有關(guān)該用戶(hù)的共享秘密。
在交換共享秘密之后，用戶(hù)100發(fā)起(在本示例中)產(chǎn)生密鑰對(duì)(步驟108)和向服務(wù)提供商傳輸密鑰信息(步驟110)的步驟。具體地，用戶(hù)100在步驟108產(chǎn)生長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)，即加密密鑰的公共和私用部分。用戶(hù)100還在步驟108產(chǎn)生短期認(rèn)證密鑰對(duì)。由于短期密鑰對(duì)是使用如下進(jìn)一步論述的共享秘密產(chǎn)生的，所以在本示例中，將短期密鑰對(duì)稱(chēng)為認(rèn)證密鑰對(duì)。
一旦產(chǎn)生了用戶(hù)的短期和長(zhǎng)期密鑰對(duì)，則在步驟110，將公共密鑰傳輸至服務(wù)提供商102，以進(jìn)一步產(chǎn)生最終的主密鑰(也稱(chēng)為主秘密)。由于只有發(fā)布共享秘密的主機(jī)系統(tǒng)102可以理解并使用短期認(rèn)證密鑰來(lái)產(chǎn)生主密鑰，所以該傳輸在不安全鏈接上進(jìn)行。一旦服務(wù)提供商接收到用戶(hù)的公共密鑰(步驟112)，則驗(yàn)證用戶(hù)，并重新調(diào)用(recall)針對(duì)該用戶(hù)的共享秘密112。一旦驗(yàn)證了用戶(hù)，并重新調(diào)用了用戶(hù)的共享秘密，服務(wù)提供商102使用共享秘密，產(chǎn)生自己的短期認(rèn)證密鑰對(duì)(步驟114)。服務(wù)提供商102還產(chǎn)生自己的長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)(步驟114)。如步驟116所示，服務(wù)提供商102使用由用戶(hù)100產(chǎn)生的公共密鑰，并使用共享秘密，產(chǎn)生主加密密鑰(或主秘密)。共享秘密提供要信任交換的信息所必需的認(rèn)證。向用戶(hù)發(fā)送服務(wù)提供商的短期公共認(rèn)證密鑰、服務(wù)提供商的長(zhǎng)期公共長(zhǎng)期加密密鑰、由服務(wù)提供商使用最新產(chǎn)生的主加密密鑰而計(jì)算的密鑰確認(rèn)值、以及一些已知串(步驟116)。
用戶(hù)接收從服務(wù)提供商102處發(fā)送的、包括服務(wù)提供商的短期和長(zhǎng)期公共密鑰的信息(步驟118)，產(chǎn)生用戶(hù)自己的主密鑰(步驟120)。用戶(hù)使用該主密鑰，驗(yàn)證密鑰確認(rèn)值(步驟120)。在本示例中，密鑰確認(rèn)值可以是由用戶(hù)和服務(wù)提供商一致同意的主密鑰和服務(wù)名稱(chēng)、或一些其它已知串的散列(hash)。如果密鑰確認(rèn)值未得到驗(yàn)證，則用戶(hù)100創(chuàng)建的主密鑰不可信，并假設(shè)有人試圖泄露該連接。如果由用戶(hù)100產(chǎn)生的主加密密鑰看上去有效，則用戶(hù)將最終的密鑰確認(rèn)值發(fā)送回服務(wù)提供商(步驟122)。服務(wù)提供商接收該消息，驗(yàn)證該密鑰確認(rèn)值，將該用戶(hù)標(biāo)記為就緒(步驟124)。從服務(wù)提供商看來(lái)，這允許進(jìn)行完全數(shù)據(jù)交換(步驟128)。在用戶(hù)方，一旦發(fā)送了驗(yàn)證消息，傳輸會(huì)稍微暫停，然后可以開(kāi)始完全數(shù)據(jù)交換(步驟126)。
傳輸可以包括電子郵件消息，諸如XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)、WML(無(wú)線(xiàn)標(biāo)記語(yǔ)言)之類(lèi)的基于HTTP(超文本傳輸協(xié)議)的通信業(yè)務(wù)，或者其它類(lèi)型的通信業(yè)務(wù)。
在一些實(shí)施例中，在將最終確認(rèn)值從移動(dòng)設(shè)備發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)之前，該主機(jī)系統(tǒng)能夠在發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備的消息中，發(fā)送數(shù)據(jù)有效載荷。該消息中的有效載荷可以是定義主機(jī)系統(tǒng)處的主機(jī)服務(wù)的服務(wù)預(yù)定(book)條目。在一些實(shí)施例中，服務(wù)預(yù)定條目可以是定義所訪(fǎng)問(wèn)的主機(jī)系統(tǒng)處的主機(jī)服務(wù)屬性的UDDI服務(wù)條目。
要理解，這里描述的由第一方(例如，用戶(hù))產(chǎn)生的長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)更一般地是第一密鑰對(duì)的示例，其中，公共密鑰部分和私用密鑰部分可以稱(chēng)為第一公共密鑰和第一私用密鑰。類(lèi)似地，這里描述的由第一方(例如，用戶(hù))產(chǎn)生的短期認(rèn)證密鑰對(duì)(也稱(chēng)為短期加密密鑰對(duì))更一般地是第二密鑰對(duì)的示例，其中，公共密鑰部分和私用密鑰部分可以稱(chēng)為第二公共密鑰和第二私用密鑰。此外，這里描述的由第二方(例如，服務(wù)提供商)產(chǎn)生的長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)更一般地是第三密鑰對(duì)的示例，其中，公共密鑰部分和私用密鑰部分可以稱(chēng)為第三公共密鑰和第三私用密鑰。類(lèi)似地，這里描述的由第二方(例如，服務(wù)提供商)產(chǎn)生的短期加密密鑰對(duì)更一般地是第四密鑰對(duì)的示例，其中，公共密鑰部分和私用密鑰部分可以稱(chēng)為第四公共密鑰和第四私用密鑰。產(chǎn)生第一和第二密鑰對(duì)的第一方可以是如在以上示例中描述的用戶(hù)，或者是如在以下示例中描述的服務(wù)提供商。
轉(zhuǎn)向圖5，圖5示出了消息交換圖，該圖示出了用于產(chǎn)生和驗(yàn)證主密鑰的示例數(shù)據(jù)交換集，其中，服務(wù)提供商是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。除了服務(wù)提供商進(jìn)行第一步驟之外，圖5內(nèi)的步驟實(shí)質(zhì)上與圖4內(nèi)的步驟相對(duì)應(yīng)。本示例突出，用戶(hù)或服務(wù)提供商均可以是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。在本示例中，連接的一端看作用戶(hù)100，標(biāo)記為系統(tǒng)A-服務(wù)消費(fèi)者。連接的另一端看作服務(wù)102，標(biāo)記為系統(tǒng)B-服務(wù)提供商。在系統(tǒng)A 100和系統(tǒng)B 102之間，是在諸如圖1、2和3所示的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)26、28和64上的消息交換。類(lèi)似地，如圖1、2和3所示，用戶(hù)可以是移動(dòng)設(shè)備30、32或48，或者主機(jī)系統(tǒng)20、22、46或60。
如步驟200/202所示，服務(wù)提供商102聯(lián)系用戶(hù)100(在本示例中)，以交換共享秘密?？蛇x地，用戶(hù)可以發(fā)起該通信?？紤]主機(jī)公司102內(nèi)的管理員可以聯(lián)系用戶(hù)100，并通知該用戶(hù)，該用戶(hù)必須對(duì)提供的共享秘密執(zhí)行特定動(dòng)作。使用從已經(jīng)提供的帶外通信的擴(kuò)展列表中選擇的任何適合的方法、或者一些其它適合的方法，產(chǎn)生和交換共享秘密(步驟200和202)。用戶(hù)組件接收并保存共享秘密，以幫助產(chǎn)生加密密鑰?？蛇x地，服務(wù)提供商102可以從用戶(hù)100處接收秘密口令(共享秘密)。在任何一種情況下，服務(wù)提供商保存關(guān)于用戶(hù)的共享秘密。
在交換了共享秘密之后，服務(wù)提供商102可以發(fā)起(在本示例中)產(chǎn)生密鑰對(duì)(步驟204)和將密鑰信息傳輸至用戶(hù)100(步驟206)的步驟。具體地，服務(wù)提供商102產(chǎn)生短期認(rèn)證密鑰對(duì)和長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)(步驟204)。這與圖4中的步驟108相對(duì)應(yīng)。
一旦產(chǎn)生服務(wù)提供商的短期和長(zhǎng)期密鑰對(duì)，則將公共密鑰傳輸至用戶(hù)(步驟206)，以進(jìn)一步產(chǎn)生最終的主密鑰(也稱(chēng)為主秘密)。由于只有共享秘密的所有者能夠理解并使用短期認(rèn)證密鑰來(lái)產(chǎn)生主密鑰，所以可以在不安全鏈路上進(jìn)行該傳輸。用戶(hù)接收服務(wù)提供商的公共密鑰，并檢查存儲(chǔ)器，以驗(yàn)證服務(wù)創(chuàng)建是預(yù)期的，而且已在存儲(chǔ)器中保存了共享秘密(步驟208)。用戶(hù)重新調(diào)用針對(duì)服務(wù)提供商102的共享秘密，并使用該共享秘密產(chǎn)生短期認(rèn)證密鑰對(duì)(步驟210)。用戶(hù)還產(chǎn)生長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)(步驟210)。如步驟212所示，用戶(hù)100使用由服務(wù)提供商102產(chǎn)生和發(fā)送的公共密鑰，并使用共享秘密，產(chǎn)生主加密密鑰(或主秘密)。在產(chǎn)生主密鑰之后，用戶(hù)100還通過(guò)將已知串(即，對(duì)自身和服務(wù)提供是已知的)與主密鑰組合，來(lái)產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值(步驟212)。將用戶(hù)的短期公共認(rèn)證密鑰、長(zhǎng)期公共加密密鑰和密鑰確認(rèn)值發(fā)送至服務(wù)提供商(步驟212)。
服務(wù)提供商接收用戶(hù)的公共密鑰和密鑰確認(rèn)值，驗(yàn)證信息的發(fā)送方(步驟214)，還重新調(diào)用針對(duì)該用戶(hù)的共享秘密。服務(wù)提供商使用接收到的用戶(hù)公共密鑰值，重新調(diào)用自己保存的針對(duì)該用戶(hù)的私用密鑰值(步驟214)。使用接收的用戶(hù)公共密鑰和服務(wù)提供商保存的私用密鑰，服務(wù)提供商現(xiàn)在可以產(chǎn)生主密鑰(步驟216)。在產(chǎn)生主密鑰之后，服務(wù)提供商102通過(guò)使用已知串和最新創(chuàng)建的主密鑰來(lái)計(jì)算自身的密鑰確認(rèn)值、并將其與接收的密鑰確認(rèn)值進(jìn)行比較，來(lái)驗(yàn)證密鑰確認(rèn)值(步驟216)。如果密鑰確認(rèn)值未得到驗(yàn)證，則創(chuàng)建的主密鑰不可信，并且假設(shè)有人試圖泄露該連接。如果的確驗(yàn)證了密鑰確認(rèn)值，則認(rèn)為主加密密鑰有效，以及服務(wù)提供商102將最終的密鑰確認(rèn)值發(fā)送回用戶(hù)(步驟218)。用戶(hù)接收該消息(步驟220)，驗(yàn)證該密鑰確認(rèn)值，并將該用戶(hù)標(biāo)記為就緒(步驟220)。從用戶(hù)看來(lái)，這允許進(jìn)行完全數(shù)據(jù)交換(步驟222)。在服務(wù)提供方，一旦發(fā)送了驗(yàn)證消息，則傳輸會(huì)暫停，然后可以開(kāi)始完全數(shù)據(jù)交換(步驟224)。在大多數(shù)情況下，將會(huì)是用戶(hù)發(fā)起首次數(shù)據(jù)交換；所以向用戶(hù)發(fā)送確認(rèn)確實(shí)具有一些優(yōu)點(diǎn)。
傳輸可以包括電子郵件消息，諸如XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)、WML(無(wú)線(xiàn)標(biāo)記語(yǔ)言)之類(lèi)的基于HTTP(超文本傳輸協(xié)議)的通信業(yè)務(wù)，或者其它類(lèi)型的通信業(yè)務(wù)。
圖6是在用戶(hù)是密鑰交換的發(fā)起者時(shí)，由用戶(hù)(例如，在用戶(hù)軟件中)執(zhí)行的用于實(shí)現(xiàn)圖4所示示例方式的示例步驟的數(shù)據(jù)流圖。當(dāng)用戶(hù)發(fā)現(xiàn)新服務(wù)并想進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)(步驟300)時(shí)，第一步驟發(fā)生。這可以通過(guò)類(lèi)似于UDDI的服務(wù)、通過(guò)公司內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、通過(guò)瀏覽萬(wàn)維網(wǎng)、通過(guò)與朋友的會(huì)話(huà)或者通過(guò)電話(huà)呼叫進(jìn)行。一旦服務(wù)和用戶(hù)已經(jīng)連接，則交換僅是二者知道的共享秘密(步驟302)。已詳細(xì)描述了用于該交換的示例方法。稍后，將像PIN(個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼)一樣使用該共享秘密，進(jìn)行用戶(hù)和服務(wù)的相互認(rèn)證。當(dāng)用戶(hù)準(zhǔn)備訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)時(shí)，用戶(hù)(例如，以軟件形式)產(chǎn)生針對(duì)所請(qǐng)求的服務(wù)的長(zhǎng)期密鑰對(duì)(步驟304)。該長(zhǎng)期密鑰對(duì)是未來(lái)密鑰重置操作期間所用的密鑰值之一。對(duì)于在本申請(qǐng)剩余部分(remainder)中的所有數(shù)學(xué)計(jì)算，假設(shè)該事務(wù)涉及的所有成員方都事先就群G、大小order(G)、以及G的元素g達(dá)成一致，使得q＝order(g)是較大的素?cái)?shù)。G和g可以是公知的，即，不需要保密。創(chuàng)建密鑰值的示例數(shù)學(xué)計(jì)算如下(使用SPEKE方法)，盡管以下示出的示例計(jì)算利用了乘法群，但是很明顯，可以使用加法群執(zhí)行適合的計(jì)算選取長(zhǎng)期密鑰對(duì)(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)
選取隨機(jī)數(shù)a，1＜a＜q-1；計(jì)算A＝gn；如果A＝1，則繼續(xù)選擇不同的a，直至A◇1。
值‘A’是用戶(hù)的長(zhǎng)期公共密鑰(或者，更一般地，第一公共密鑰)，以及值‘a(chǎn)’是用戶(hù)的長(zhǎng)期私用密鑰(或者，更一般地，第一私用密鑰)。
在該示例中，所選的數(shù)字‘a(chǎn)’大于1并小于素?cái)?shù)q-1。一旦選擇了私用密鑰(即，‘a(chǎn)’)，并產(chǎn)生了公共密鑰(即，‘A’)，則安全地存儲(chǔ)私用密鑰‘a(chǎn)’，并最終將公共密鑰‘A’傳輸至服務(wù)提供商。
用戶(hù)還根據(jù)共享秘密‘s’，產(chǎn)生短期認(rèn)證密鑰對(duì)(步驟306)。使用SPEKE密鑰產(chǎn)生方法之后的類(lèi)似的計(jì)算，該步驟的示例數(shù)學(xué)計(jì)算是(例如，使用之前針對(duì)q和‘a(chǎn)’的相同假設(shè)(現(xiàn)在針對(duì)x))選取短期認(rèn)證密鑰對(duì)(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)選取隨機(jī)數(shù)x，1＜x＜q-1；計(jì)算X＝sx；如果X＝1，則繼續(xù)選擇不同的x，直至X◇1。
值‘X’是用戶(hù)的短期公共密鑰(或者，更一般地，第二公共密鑰)，以及值‘x’是用戶(hù)的短期私用密鑰(或者，更一般地，第二私用密鑰)。值‘s’是共享秘密。
本示例中，在1與素?cái)?shù)q-1之間選擇‘x’。然后，如步驟308所示，用戶(hù)軟件將公共密鑰值‘A’和‘X’發(fā)送至服務(wù)提供(服務(wù)提供商)。如圖7所示，該步驟前進(jìn)至(A)，其中，服務(wù)提供接收值并執(zhí)行附加計(jì)算。如以下結(jié)合圖7進(jìn)一步的討論，一旦服務(wù)提供完成了這些計(jì)算，則將類(lèi)似的自身公共密鑰值‘B’和‘Y’對(duì)與密鑰確認(rèn)值一起返回給用戶(hù)，用于驗(yàn)證(步驟312)。在圖6中，這示為來(lái)自圖7的輸入(B)示出。在該點(diǎn)，用戶(hù)能夠使用‘B’和‘Y’，例如，利用高級(jí)SPEKE計(jì)算來(lái)創(chuàng)建主密鑰。通過(guò)共同使用‘B’和‘Y’來(lái)產(chǎn)生主密鑰，加密方法允許實(shí)現(xiàn)完備前向保密。這在稍后示出的重置密鑰序列中更加明顯可見(jiàn)。示例的主密鑰計(jì)算如下
計(jì)算主密鑰(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)k1＝Y(jié)x；k2＝Ba；檢查是否k1，k2?。?，1，或者order(G)-1；k＝hash(k1‖k2)，其中，‖是級(jí)聯(lián)(concatentation)函數(shù)。
這里，‘x’是用戶(hù)的短期私用認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第二私用密鑰)，以及‘Y’是接收到的服務(wù)提供的短期公共認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第四公共密鑰)。此外，‘a(chǎn)’是用戶(hù)長(zhǎng)期私用加密密鑰(或者，更一般地，第一私用密鑰)，以及‘B’是服務(wù)提供的接收的長(zhǎng)期公共加密密鑰(或者，更一般地，第三公共密鑰)。
值‘k’代表可以用于在用戶(hù)與服務(wù)之間加密數(shù)據(jù)的主密鑰。值‘k’是中間密鑰‘k1’(根據(jù)短期認(rèn)證密鑰)和‘k2’(根據(jù)長(zhǎng)期加密密鑰)的組合。可以在步驟314，對(duì)中間密鑰值k1和k2上進(jìn)行檢查，以驗(yàn)證這兩個(gè)值不是0，1或order(G)-1；否則，表示有人試圖進(jìn)行安全攻擊。如果密鑰被強(qiáng)制到全部可能密鑰的小子集，則會(huì)導(dǎo)致攻擊發(fā)生。如果攻擊者發(fā)送X＝0或Y＝0，則通信方會(huì)得到產(chǎn)生的密鑰值0。這種快速檢查將確保不發(fā)起攻擊。然而，如果k1或k2的值落入這些小子集群之一內(nèi)，針對(duì)密鑰的協(xié)商可能中止(步驟316)。
如果未檢測(cè)到子集攻擊，則用戶(hù)可以使用主密鑰‘k’來(lái)測(cè)試由服務(wù)提供發(fā)送的密鑰確認(rèn)值(步驟318)。產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值的一種方法是，使用諸如公共密鑰‘A’中的字節(jié)之類(lèi)的已知串來(lái)對(duì)密鑰進(jìn)行散列計(jì)算。測(cè)試密鑰確認(rèn)值的示例計(jì)算可以是測(cè)試密鑰確認(rèn)值“接收的hA”＝hA＝hash(k‖公共密鑰“A”的字節(jié))，其中“接收的hA”來(lái)自服務(wù)提供，以及‘k’是本地主密鑰。
如果針對(duì)‘A’的軟件產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值與接收的密鑰確認(rèn)值不匹配(步驟320)，則該值是不正確的(步驟322)。不正確的密鑰確認(rèn)值可以表示中間人攻擊，或者正在嘗試一些其它攻擊。在這種情況下，將會(huì)中止操作(步驟322)。如果兩個(gè)確認(rèn)值匹配，則假設(shè)已經(jīng)建立了完全安全的鏈接(步驟324)。將該鏈接標(biāo)記為有效的，短暫的時(shí)延之后，該鏈接將用于通信(步驟324)。用戶(hù)使用最新產(chǎn)生的認(rèn)證密鑰，將該值發(fā)送回服務(wù)(步驟326)。這在標(biāo)記(C)之后返回圖6。在暫停片刻，即，確保服務(wù)提供接收到確認(rèn)之后，用戶(hù)可以開(kāi)始交換數(shù)據(jù)(步驟328)。
任何適合的加密和解密方法都可以用于使用主密鑰，對(duì)消息加密和解密，例如，類(lèi)似于高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)(Federal InformationProcessing Standards Publication 197，2001年11月26日，NationalInstitute of Standards and Technology)的對(duì)稱(chēng)密鑰加密/解密方法。
圖7是在用戶(hù)是如圖4所示的密鑰交換的發(fā)起者時(shí)，由服務(wù)提供(例如，在服務(wù)提供商軟件內(nèi))執(zhí)行的用于實(shí)現(xiàn)圖4所示示例方法的示例步驟的數(shù)據(jù)流圖。當(dāng)用戶(hù)‘帶外’地聯(lián)系服務(wù)提供商，以交換共享秘密(步驟398)時(shí)，開(kāi)始該過(guò)程。這與用戶(hù)設(shè)備上的圖6中的步驟302相對(duì)應(yīng)。已經(jīng)多次討論了該帶外交換，還提供了用戶(hù)和服務(wù)自報(bào)身份的認(rèn)證等級(jí)。一旦完成該交換，用戶(hù)在任何時(shí)間點(diǎn)自由聯(lián)系服務(wù)，以開(kāi)始該過(guò)程。從圖6用戶(hù)流程圖中到達(dá)的消息(A)示出，一旦用戶(hù)聯(lián)系主機(jī)服務(wù)，則認(rèn)證新用戶(hù)(步驟400)。由于服務(wù)提供商可能擁有成百上千個(gè)相在任何時(shí)候開(kāi)始使用其服務(wù)的用戶(hù)，所以在用戶(hù)決定他想開(kāi)始服務(wù)之前，服務(wù)提供商是被動(dòng)的。即使已經(jīng)交換了共享秘密，也幾乎沒(méi)有意義，如果用戶(hù)不能在那段時(shí)間內(nèi)連接，則甚至可能在特定天數(shù)之后，清除舊的共享秘密。消息的到達(dá)允許服務(wù)提供商發(fā)現(xiàn)新用戶(hù)，并驗(yàn)證共享秘密存在(步驟400)。消息中有基于共享秘密的用戶(hù)的公共短期認(rèn)證密鑰(步驟400)。消息還包含用戶(hù)的公共長(zhǎng)期加密密鑰(步驟400)，這可以在圖7和圖8中的重置密鑰操作發(fā)生時(shí)，用于創(chuàng)建完備前向保密的實(shí)現(xiàn)。
服務(wù)提供以與用戶(hù)創(chuàng)建長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)相似的方式，產(chǎn)生針對(duì)該用戶(hù)的長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)(步驟402)。創(chuàng)建服務(wù)提供的長(zhǎng)期加密密鑰對(duì)的示例數(shù)學(xué)計(jì)算如下(例如，使用SPEKE方法)選取長(zhǎng)期密鑰對(duì)(例如，由服務(wù)提供商進(jìn)行)
選取隨機(jī)數(shù)b，1＜b＜q-1；計(jì)算B＝gb；如果B＝1，則繼續(xù)選擇不同的b，直至B◇1。
值‘B’是服務(wù)提供(服務(wù)提供商)的長(zhǎng)期公共密鑰(或者，更一般地，第三公共密鑰)，值‘b’是服務(wù)提供的長(zhǎng)期私用密鑰(或者，更一般地，第三私用密鑰)。
在本示例中，所選的數(shù)字‘b’大于1并小于素?cái)?shù)q-1。一旦選擇了私用密鑰(即，‘b’)和產(chǎn)生了公共密鑰(即，‘B’)，則安全地存儲(chǔ)私用密鑰‘b’，并最終將公共密鑰‘B’傳輸回用戶(hù)，從而他可以在計(jì)算中使用該公共密鑰‘B’。
服務(wù)提供還根據(jù)共享秘密，產(chǎn)生短期認(rèn)證密鑰對(duì)(步驟404)。使用SPEKE密鑰產(chǎn)生方法之后的類(lèi)似計(jì)算，用于該步驟的示例數(shù)學(xué)計(jì)算是(例如，使用之前針對(duì)q和針對(duì)x(現(xiàn)在針對(duì)y)的相同假設(shè))選取短期認(rèn)證密鑰對(duì)(例如，由服務(wù)提供商進(jìn)行)選取隨機(jī)數(shù)y，1＜y＜q-1；計(jì)算Y＝sy；如果Y＝1，則繼續(xù)選擇不同的y，直至Y◇1。
值‘Y’是服務(wù)提供(服務(wù)提供商)的公共短期認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第四公共密鑰)，值‘y’是服務(wù)提供的私用短期認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第四私用密鑰)。
在本示例中，在1與素?cái)?shù)q-1之間選擇‘y’。公共密鑰值‘B’和‘Y’將會(huì)最終發(fā)送至用戶(hù)，以產(chǎn)生用戶(hù)自己的主密鑰。
然后，服務(wù)提供使用從用戶(hù)處接收的公共密鑰‘A’和‘X’、以及剛計(jì)算的私用密鑰，產(chǎn)生主密鑰(步驟406)。通過(guò)共同使用‘A’和‘X’來(lái)創(chuàng)建主密鑰，加密方法提供了完備前向保密。為了提供完備前向保密，如果需要，實(shí)施方式還可以在任何重置密鑰序列期間，在后續(xù)密鑰的重新產(chǎn)生過(guò)程中使用私用密鑰。示例的主密鑰計(jì)算如下計(jì)算主密鑰(例如，由服務(wù)提供商進(jìn)行)
k1＝Xy；k2＝Ab；檢查k1，k2?。?，1，或者order(G)-1；k＝hash(k1‖k2)。
這里，‘y’是服務(wù)提供的短期私用認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第四私用密鑰)，‘X’是用戶(hù)的接收的短期公共認(rèn)證密鑰(或者，更一般地，第二公共密鑰)。此外，‘b’是服務(wù)提供的長(zhǎng)期私用密鑰(或者，更一般地，第三私用密鑰)，‘A’是接收的用戶(hù)的長(zhǎng)期公共加密密鑰(或者，更一般地，第一公共密鑰)。
值‘k’代表由服務(wù)提供產(chǎn)生的主密鑰，它與由用戶(hù)產(chǎn)生的主密鑰相同。該主密鑰可以用于加密服務(wù)與用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)。值‘k’是中間密鑰‘k1’(基于短期認(rèn)證密鑰)和‘k2’(基于長(zhǎng)期加密密鑰)的組合?？梢栽诓襟E408，對(duì)中間密鑰值k1和k2進(jìn)行檢查，驗(yàn)證這兩個(gè)值不是0，1或order(G)-1；否則，表示有人試圖進(jìn)行安全攻擊。如果密鑰被強(qiáng)制到全部可能密鑰的小子集中，則導(dǎo)致攻擊發(fā)生。如果攻擊者發(fā)送X＝0或Y＝0，則通信方可以得到結(jié)果密鑰值0。該快速檢查將確保不發(fā)起攻擊。然而，如果k1或k2的值落入這些小子集組之一內(nèi)，則可能中止針對(duì)密鑰的協(xié)商(步驟410)。
如果未檢測(cè)到子集攻擊，則服務(wù)提供可以使用主密鑰‘k’來(lái)測(cè)試由用戶(hù)發(fā)送的密鑰確認(rèn)值(步驟416)。產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值的一種方法是，使用諸如公共密鑰‘B’中的字節(jié)之類(lèi)的已知串來(lái)對(duì)密鑰進(jìn)行散列計(jì)算。測(cè)試該串(密鑰確認(rèn)值)的示例計(jì)算可以是測(cè)試密鑰確認(rèn)值hB＝hash(k‖公共密鑰“B”的字節(jié))。
然后，服務(wù)提供將會(huì)把測(cè)試字符串發(fā)送至用戶(hù)，從而可以驗(yàn)證由用戶(hù)產(chǎn)生的主密鑰與由服務(wù)提供產(chǎn)生的主密鑰匹配。然后，服務(wù)提供將長(zhǎng)期公共加密密鑰‘B’、短期公共認(rèn)證密鑰‘Y’(或者，第四公共密鑰)以及認(rèn)證字符串hB發(fā)送至用戶(hù)(步驟414)。
一旦用戶(hù)已經(jīng)產(chǎn)生了自己的主密鑰‘k’，則發(fā)送回最終的密鑰確認(rèn)值，以確保服務(wù)提供知道一切都工作正常(C)。該最終步驟(C)作為步驟416中服務(wù)提供的輸入在圖7中示出。如果根據(jù)‘A’計(jì)算密鑰確認(rèn)值，并將其發(fā)送至服務(wù)提供(步驟416)，則這正是測(cè)試所尋找的(步驟418)。如果密鑰確認(rèn)值與預(yù)期值不匹配，則中止操作(步驟420)。如果密鑰確認(rèn)值匹配，則假設(shè)完全雙向加密和安全的數(shù)據(jù)通信路徑存在(步驟422)。
重置密鑰數(shù)據(jù)流序列圖8是示出了在圖1、2和3所示環(huán)境中重新產(chǎn)生另一密鑰時(shí)，針對(duì)重置密鑰序列的用戶(hù)內(nèi)(例如，在軟件內(nèi))的示例步驟的數(shù)據(jù)流圖。該過(guò)程示出了使用長(zhǎng)期加密密鑰來(lái)實(shí)現(xiàn)完備前向保密。當(dāng)用戶(hù)或服務(wù)提供確定需要或要求新密鑰時(shí)，該過(guò)程開(kāi)始。對(duì)于本示例，假設(shè)主機(jī)在運(yùn)行加密密鑰期滿(mǎn)計(jì)時(shí)器。然而，還有可以重新產(chǎn)生加密密鑰的許多其它方式。用戶(hù)可以確定到了新密鑰的時(shí)間，用戶(hù)或服務(wù)可能擔(dān)心有人正試圖攻擊并確定當(dāng)前密鑰值。無(wú)論情況怎樣，都需要或要求新密鑰，并可以使用不基于原始共享秘密的唯一的方法，產(chǎn)生新密鑰。
如圖8的示例中示出的，用戶(hù)接收重置密鑰請(qǐng)求，或者用戶(hù)決定剪裁新密鑰(步驟430)。當(dāng)然，可以由服務(wù)提供商替代用戶(hù)，執(zhí)行步驟430。用戶(hù)軟件產(chǎn)生新的短期加密密鑰(步驟432)。示例數(shù)學(xué)計(jì)算是基于SPEKE的，并使用如前所示的相同序列選取短期加密密鑰對(duì)(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)選取隨機(jī)數(shù)x，1＜x＜q-1；計(jì)算X＝gx；如果X＝1，則繼續(xù)選擇x，直至X◇1。
這里，值‘x’是針對(duì)用戶(hù)的短期私用加密密鑰而產(chǎn)生的“新”值。由于值‘x’引起了這兩方面，所以可以將值‘x’稱(chēng)為“加密”密鑰或者“認(rèn)證”密鑰(如先前所稱(chēng))。在該示例中，在1與素?cái)?shù)q-1之間選擇‘x’。然后，用戶(hù)軟件將最新產(chǎn)生的公共密鑰值‘X’發(fā)送至服務(wù)提供商434。該步驟前進(jìn)至(D)，在這里，服務(wù)提供商接收值并執(zhí)行附加計(jì)算。步驟(D)作為連接的服務(wù)提供商側(cè)的輸入進(jìn)入圖9。
一旦服務(wù)提供商使用圖9所示的(D)完成了這些計(jì)算，則返回具有密鑰確認(rèn)值的類(lèi)似的新公共加密密鑰值‘Y’(以下進(jìn)一步討論)用于用戶(hù)驗(yàn)證(E)。這以圖8中的輸入(E)示出。在該點(diǎn)，例如，在高級(jí)SPEKE計(jì)算之后，用戶(hù)能夠使用服務(wù)提供商的新的‘Y’密鑰，與服務(wù)提供商較舊的長(zhǎng)期公共‘B’密鑰一起來(lái)創(chuàng)建主密鑰。加密方法通過(guò)共同使用現(xiàn)有的‘B’和新的‘Y’，可以實(shí)現(xiàn)完備前向保密。由于現(xiàn)有的‘B’或新的‘Y’均不是基于原始共享秘密，并且將現(xiàn)有的‘B’與新的‘Y’進(jìn)行組合，創(chuàng)建不直接基于先前密鑰的新密鑰，所以可以實(shí)現(xiàn)完備前向保密。另外，現(xiàn)有的‘B’密鑰攜帶了一些用原始共享秘密產(chǎn)生的認(rèn)證。只有最初擁有共享秘密的經(jīng)認(rèn)證的服務(wù)用戶(hù)，才能夠在盤(pán)中保存的私用密鑰‘b’。這會(huì)在創(chuàng)建新的主密鑰‘k’的示例重置密鑰數(shù)學(xué)計(jì)算中更加清楚地看到計(jì)算主密鑰(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)k1＝Y(jié)x；k2＝Ba；檢查k1，k2?。?，1，或者order(G)-1；k＝hash(k1‖k2)。
這里，‘x’是用戶(hù)的新短期私用加密密鑰，以及‘Y’是新的接收的由服務(wù)提供商產(chǎn)生的短期公共加密密鑰。值‘a(chǎn)’是用戶(hù)現(xiàn)有的長(zhǎng)期私用加密密鑰，以及‘B’是服務(wù)提供商現(xiàn)有的長(zhǎng)期公共加密密鑰。
值‘k’代表可以用于加密用戶(hù)與服務(wù)之間的數(shù)據(jù)的新的主密鑰。值‘k’是中間密鑰‘k1’(基于短期加密密鑰)和‘k2’(基于長(zhǎng)期加密密鑰)的組合?？梢詫?duì)中間密鑰值k1和k2進(jìn)行檢查(步驟442)，以驗(yàn)證這兩個(gè)值不是0，1或order(G)-1；否則，表示有人正試圖進(jìn)行安全攻擊(步驟442)。然而，如果k1或k2的值落入這些小子集群之一內(nèi)，則可以中止密鑰的協(xié)商(步驟444)。
如果未檢測(cè)到子集攻擊，則如步驟446所示，新的主密鑰‘k’可以用于測(cè)試由服務(wù)提供(服務(wù)提供商)發(fā)送的密鑰確認(rèn)值。產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值的一種方法是，使用諸如公共密鑰‘A’的字節(jié)之類(lèi)的已知串對(duì)密鑰進(jìn)行散列計(jì)算。計(jì)算密鑰確認(rèn)值的方式可以與先前描述的相同。如果計(jì)算的密鑰確認(rèn)值與接收的不匹配(步驟448)，則假設(shè)密鑰錯(cuò)誤(步驟450)。不正確的密鑰確認(rèn)值表示正在嘗試中間人攻擊，或者一些其它攻擊。否則，用戶(hù)使用主密鑰‘k’產(chǎn)生最終的密鑰確認(rèn)值(步驟452)。將密鑰確認(rèn)值作為最終的確認(rèn)發(fā)送至服務(wù)提供商(步驟454)；如在圖8的點(diǎn)(F)所示。然后，在短暫的暫停之后，將新的加密密鑰用于用戶(hù)軟件內(nèi)(步驟456)。在短時(shí)間段內(nèi)，還有先前傳輸?shù)南⒖赡艿竭_(dá)的窗口。在這個(gè)幾分鐘的時(shí)間段內(nèi)，如果發(fā)生解密錯(cuò)誤，則保持并嘗試舊密鑰(步驟456)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖9，圖9表示在圖1、2和3所示的環(huán)境中重新產(chǎn)生另一密鑰時(shí)，在用于重置密鑰序列的服務(wù)提供商內(nèi)的示例步驟的數(shù)據(jù)流圖。該過(guò)程示出了結(jié)合短期加密密鑰來(lái)使用長(zhǎng)期加密密鑰，以實(shí)現(xiàn)完備前向保密。在本實(shí)施例中，假設(shè)如圖8所示，用戶(hù)已經(jīng)開(kāi)始該過(guò)程，并已經(jīng)創(chuàng)建了新的短期加密(或者認(rèn)證)密鑰對(duì)。以輸入(D)示出了短期公共加密密鑰‘X’的到達(dá)。接收公共密鑰，重新調(diào)用并檢查用戶(hù)的配置信息(步驟406)。然后，服務(wù)提供產(chǎn)生新的短期加密密鑰對(duì)，用于在下一時(shí)間段上使用(步驟462)。除了未使用共享秘密之外，創(chuàng)建新短期加密密鑰的示例數(shù)學(xué)計(jì)算與之前示出的相似。
選取新的短期加密密鑰對(duì)(例如，由服務(wù)提供商進(jìn)行)選取隨機(jī)數(shù)y，1＜y＜q-1；計(jì)算Y＝gy；如果Y＝1，則繼續(xù)選擇隨機(jī)數(shù)y，直至Y◇1。
在本示例中，在1與素?cái)?shù)q-1之間選擇‘y’。值‘Y’將會(huì)最終發(fā)送至用戶(hù)，以產(chǎn)生主密鑰(步驟472)。
在選擇新的短期加密密鑰對(duì)之后，服務(wù)提供商使用剛從用戶(hù)處接收的值‘X’和最新產(chǎn)生的值‘y’，產(chǎn)生主密鑰。通過(guò)共同使用‘A’和‘X’來(lái)創(chuàng)建主密鑰，加密方法提供了完備前向保密。示例的主密鑰計(jì)算如下計(jì)算主密鑰(例如，由服務(wù)提供商進(jìn)行)k1＝Xy；k2＝Ab；檢查k1，k2！＝0，1，或者order(G)-1；k＝hash(k1‖k2)。
這里，‘y’是服務(wù)提供商的短期私用加密密鑰，‘X’是新接收的由用戶(hù)產(chǎn)生的短期公共加密密鑰。值‘b’是服務(wù)提供商的現(xiàn)有長(zhǎng)期私用加密密鑰，‘A’是用戶(hù)現(xiàn)有的長(zhǎng)期公共加密密鑰。
值‘k’代表用于服務(wù)提供的主密鑰(步驟464)。這將用于加密服務(wù)提供與用戶(hù)之間的所有數(shù)據(jù)。值‘k’是中間密鑰‘k1’(基于新的短期加密密鑰)和‘k2’(基于長(zhǎng)期加密密鑰)的組合?！甼’的計(jì)算不直接依據(jù)原始共享秘密‘s’，但是值‘A’和‘b’會(huì)攜帶一些最初由‘s’提供的認(rèn)證?？梢詫?duì)中間密鑰值k1和k2進(jìn)行檢查(步驟466)，以驗(yàn)證這兩個(gè)值不是0，1或order(G)-1；否則，表示有人正試圖進(jìn)行安全攻擊。如果k1或k2的值落入這些小子集群之一內(nèi)，則可以中止密鑰的協(xié)商(步驟468)。
如果未檢測(cè)到子集攻擊，則主密鑰‘k’可以用于測(cè)試由服務(wù)提供發(fā)送的密鑰確認(rèn)值(步驟470)。產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值的一種方法是，使用類(lèi)似于公共密鑰‘B’的字節(jié)之類(lèi)的已知串來(lái)對(duì)密鑰進(jìn)行散列計(jì)算(步驟470)。該計(jì)算可以與先前描述的相同。然后，服務(wù)提供將會(huì)把新的短期公共加密密鑰‘Y’和密鑰確認(rèn)值hB傳輸至用戶(hù)(步驟472)。在圖9中的傳輸方框(E)處示出了密鑰值和密鑰確認(rèn)值的傳輸。
如在(F)處示出的，一旦用戶(hù)已經(jīng)產(chǎn)生了自己的主密鑰‘k’，則發(fā)送回最終的密鑰確認(rèn)值，以確保服務(wù)提供知道一切工作正常(圖8的步驟454)。該最終步驟(F)作為服務(wù)提供的輸入(步驟474)在圖9中示出。如果針對(duì)‘A’計(jì)算密鑰確認(rèn)值，并將其發(fā)送至服務(wù)提供(步驟474)，則這正是測(cè)試所尋找的(步驟476)。如果密鑰確認(rèn)值與預(yù)期值不匹配，則中止操作(步驟478)。如果密鑰確認(rèn)值得到驗(yàn)證，則假設(shè)完全的雙向加密和安全的數(shù)據(jù)通信路徑存在(步驟480)。服務(wù)器將先前的密鑰保持幾分鐘，以防止在該新密鑰的產(chǎn)生階段，分組正在路由中(步驟480)。
可以修改上述方法，以利用其它安全密鑰的示例的產(chǎn)生計(jì)算方法(例如，空中下載(over-the-air))。例如，用戶(hù)(例如，諸如移動(dòng)臺(tái)30或32的移動(dòng)臺(tái))和服務(wù)提供商(例如，諸如主機(jī)系統(tǒng)20或22之類(lèi)的主機(jī)系統(tǒng))可以首先共享通過(guò)諸如那些先前描述的帶外方法獲得的小秘密密鑰(例如，在加密方面較弱的秘密密鑰)，然后，自舉為更大的在加密方面較強(qiáng)的密鑰。以這樣的方式進(jìn)行自舉，防止了在線(xiàn)和離線(xiàn)詞典(dictionary)攻擊。
例如，以下描述的示例協(xié)議可以允許用戶(hù)(例如，移動(dòng)臺(tái))和服務(wù)提供商(例如，主機(jī)系統(tǒng))通過(guò)假設(shè)為不安全的信道的空中下載，協(xié)商密碼密鑰。在本示例中，第一協(xié)議用于初始密鑰交換，第二協(xié)議用于密鑰的重新產(chǎn)生(密鑰重置)。
根據(jù)一個(gè)示例，第一協(xié)議并行地運(yùn)行SPEKE和Diffie-Hellman(DH)密鑰交換協(xié)議。產(chǎn)生的主密鑰是由SPEKE和DH協(xié)議產(chǎn)生的密鑰的組合。SPEKE將小共享秘密與DH密鑰協(xié)定協(xié)議組合，來(lái)協(xié)商共享密鑰，以這樣的方式，排除了離線(xiàn)詞典攻擊。具體地，SPEKE使用小共享秘密來(lái)替換DH密鑰協(xié)定的基點(diǎn)(base point)。
第二協(xié)議是本領(lǐng)域已知的MQV技術(shù)(Menezez-Qu-Vanstone密鑰協(xié)定方案)。在D.Hankerson，A.Menezes和S.Vanstone(紐約Springer-Verlag，2004)的Guide to Elliptic Curve Cryptography中，描述了該技術(shù)的示例版本；為了說(shuō)明該技術(shù)領(lǐng)域的一般公知狀態(tài)，將該參考的MQV論述在此一并引入，作為參考。
在示例實(shí)現(xiàn)方式中，用戶(hù)100(例如，移動(dòng)臺(tái))和服務(wù)提供商(或主機(jī)系統(tǒng))可以共享以下加密系統(tǒng)參數(shù)Fq-素?cái)?shù)階(order)q的有限域；E(Fq)-Fq上的橢圓曲線(xiàn)，如NIST(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)認(rèn)可的Fq上的512比特隨機(jī)橢圓曲線(xiàn)，其中的曲線(xiàn)具有輔助因子1(見(jiàn)Federal Information Processing Standards Publication，“DigitalSignature Standard(DSS)”，2000年1月27日，附錄6，位于http://csrc.nist.gov/publications/fips/fip186-2/fips186-2-changel.pdf)；P-產(chǎn)生素?cái)?shù)階r的子群E(Fq)的E的任何點(diǎn)；xR-代表橢圓曲線(xiàn)標(biāo)量乘法，其中，x是標(biāo)量，R是E(Fq)上的點(diǎn)；以及 -其中，x是橢圓曲線(xiàn)點(diǎn)R的x坐標(biāo)的整數(shù)表達(dá)，以及f是r的比特長(zhǎng)度(bit length)(即，f＝log2r+1)。
用戶(hù)100和主機(jī)系統(tǒng)102同意使用上述參數(shù)、或者其它適合的參數(shù)，這些參數(shù)可以是公知的或者專(zhuān)用的參數(shù)。除了可以在Zr(其中，Zr表示以r為模的整數(shù))中進(jìn)行一些MQV操作之外，所有數(shù)學(xué)操作可以在群E(Fq)中進(jìn)行。
初始密鑰交換如上所述，第一示例協(xié)議共同利用了SPEKE和DH，進(jìn)行初始密鑰交換。在以下對(duì)該示例的描述中，將參照先前描述的圖4的流程圖，該流程圖示出了示例處理步驟，其中，用戶(hù)100(例如，移動(dòng)臺(tái))是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者。當(dāng)然，圖5同樣是可應(yīng)用的，其中，圖5示出了服務(wù)提供商(即，主機(jī)系統(tǒng))是數(shù)據(jù)交換的發(fā)起者的示例處理步驟。此外，示例步驟不需要按照已述順序進(jìn)行。
為了產(chǎn)生和交換共享秘密(步驟104)，用戶(hù)100和主機(jī)系統(tǒng)102可以使用如先前描述的任何適合的方法。任何一方都可以產(chǎn)生秘密，并通過(guò)帶外通信與另一方共享。
用戶(hù)100(例如，移動(dòng)臺(tái)30或32)可以通過(guò)選取隨機(jī)數(shù)a，以及通過(guò)計(jì)算A＝aP(橢圓曲線(xiàn)標(biāo)量乘積)，來(lái)產(chǎn)生長(zhǎng)期密鑰對(duì)(步驟108)，其中，1＜a＜r-1，a是用戶(hù)的長(zhǎng)期私用密鑰(或第一私用密鑰)，A是用戶(hù)的長(zhǎng)期公共密鑰(或第一公共密鑰)，P和r如上所述。因此，在本示例中，使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，產(chǎn)生用戶(hù)的長(zhǎng)期公共密鑰。然后，用戶(hù)100(例如，移動(dòng)臺(tái))可以安全地存儲(chǔ)a和A。
為了產(chǎn)生短期密鑰對(duì)(步驟108)，用戶(hù)100可以首先將共享秘密s轉(zhuǎn)換為E(Fq)上的點(diǎn)，該點(diǎn)可以標(biāo)記為S。然后，用戶(hù)可以選擇隨機(jī)數(shù)x(其中，1＜x＜r-1)，計(jì)算X＝xS(橢圓曲線(xiàn)標(biāo)量乘積)。數(shù)量x是用戶(hù)的短期密鑰對(duì)(也稱(chēng)為短期認(rèn)證密鑰對(duì))的短期私用密鑰(或第二私用密鑰)，以及X是用戶(hù)的短期公共密鑰(或第二公共密鑰)。
然后，用戶(hù)100將第二公共密鑰X和第一公共密鑰A同第一輔助數(shù)據(jù)(‘Aux DataD’)一起發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)102。如以下進(jìn)一步討論的，第一輔助數(shù)據(jù)將用于產(chǎn)生密鑰確認(rèn)值。實(shí)質(zhì)上，第一輔助數(shù)據(jù)可以是諸如隨機(jī)數(shù)據(jù)串之類(lèi)的任何數(shù)據(jù)串，或者可以是其它有用數(shù)據(jù)，例如可由主機(jī)系統(tǒng)用于配置主機(jī)系統(tǒng)端的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的設(shè)備配置信息。通信方預(yù)先對(duì)第一輔助數(shù)據(jù)的大小達(dá)成一致。
主機(jī)系統(tǒng)102接收用戶(hù)100的長(zhǎng)期和短期公共密鑰，并重新調(diào)用共享秘密s(步驟112)。主機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)選取隨機(jī)數(shù)b，并通過(guò)計(jì)算B＝bP(橢圓曲線(xiàn)標(biāo)量乘法)，來(lái)產(chǎn)生長(zhǎng)期密鑰對(duì)(步驟114)，其中，1＜b＜r-1，b是主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期私用密鑰(或第三私用密鑰)，B是主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期公共密鑰(或第三公共密鑰)，P和r如上所述。因此，在本示例中，還使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，產(chǎn)生主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期公共密鑰。然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以安全地存儲(chǔ)b和B。當(dāng)然，各種步驟可以按照任何適合的順序進(jìn)行，例如，主機(jī)系統(tǒng)可以在從用戶(hù)100處接收任何公共密鑰信息之前，計(jì)算長(zhǎng)期公共和私用密鑰。
為了產(chǎn)生短期密鑰對(duì)(步驟114)，主機(jī)系統(tǒng)可以首先將共享秘密s轉(zhuǎn)換為E(Fq)上的點(diǎn)，以及該點(diǎn)可以標(biāo)記為S。然后，用戶(hù)100和主機(jī)系統(tǒng)102在共享參數(shù)的框架內(nèi)進(jìn)行操作，所以用戶(hù)100和主機(jī)系統(tǒng)102都針對(duì)S，產(chǎn)生相同值。然后，主機(jī)系統(tǒng)可以選擇隨機(jī)數(shù)y，其中，1＜y＜r-1，以及可以計(jì)算Y＝y(tǒng)S(橢圓曲線(xiàn)標(biāo)量乘積)。數(shù)值y是主機(jī)系統(tǒng)的短期密鑰對(duì)(也稱(chēng)為短期認(rèn)證密鑰對(duì))的短期私用密鑰(或第四私用密鑰)，Y是主機(jī)系統(tǒng)的短期公共密鑰(或第四公共密鑰)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以使用用戶(hù)的長(zhǎng)期和短期公共密鑰(第一和第二公共密鑰)，利用以下示例計(jì)算來(lái)計(jì)算(步驟116)主密鑰(或主秘密)計(jì)算主密鑰(例如，由主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行)
k1＝y(tǒng)X；k2＝bA；如果k1＝0，1，-1，則設(shè)置k1＝隨機(jī)數(shù)；如果k2＝0，1，-1，則設(shè)置k2＝隨機(jī)數(shù)；以及(k，kconf)＝SHA-512(k1‖k2)。
在上述步驟的最后，SHA-512表示本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的512比特“安全散列算法”，‘‖’是達(dá)成一致的級(jí)聯(lián)函數(shù)(見(jiàn)FederalInformation Processing Standards Publication 180-2，“Secure HashStandard ”，2002年8月1日，位于http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-2/fips180-2withchangenotice.pdf)。當(dāng)然，還可以使用諸如那些使用不同比特?cái)?shù)之類(lèi)的本領(lǐng)域已知的其它安全散列算法。參照(k，kconf)表示來(lái)自SHA-512計(jì)算的結(jié)果的前半部分(前256比特)是所計(jì)算的主秘密密鑰k，以及結(jié)果的后半部分(后256比特)是如以下所討論的將會(huì)用于計(jì)算主機(jī)系統(tǒng)的密鑰確認(rèn)值hB(或測(cè)試串)的數(shù)值kconf。測(cè)試k1和k2以檢查二者中的任何一個(gè)是否等于0、1或-1的步驟，與先前討論的在圖6的步驟314處作出的用于測(cè)試是否存在可能的攻擊的檢查相類(lèi)似。如果滿(mǎn)足條件，則將k1和k2之一或全部都設(shè)置為隨機(jī)數(shù)，則計(jì)算的主密鑰k將與用戶(hù)的主密鑰不匹配，基于共享主(秘密)密鑰的雙向安全通信將不會(huì)發(fā)生。當(dāng)然，如果滿(mǎn)足條件，則可以在該階段簡(jiǎn)單地中止該過(guò)程。
主機(jī)系統(tǒng)102可以使用以下計(jì)算來(lái)計(jì)算密鑰確認(rèn)值hB(步驟116)hB＝HMAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII1)。在該計(jì)算中，HMAC-256表示本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的256比特“散列消息認(rèn)證碼”算法(見(jiàn)“HMACKeyed-Hashing for MessageAuthentication”，H.Krawczyk et al.，Network Working Group Request firComments2104，1997年2月，第11頁(yè)，可從互聯(lián)網(wǎng)中的http://www.faqs/org/rfcs/rfc2104.html處進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn))。當(dāng)然，還可以使用諸如那些使用不同比特?cái)?shù)之類(lèi)的其它版本的散列消息認(rèn)證碼。數(shù)量kconf(先前參照的)是作為HMAC-256算法的輸入提供的比特串。如上所述，Aux DataB是由用戶(hù)100提供的第一輔助數(shù)據(jù)。Aux DataB表示由主機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的第二輔助數(shù)據(jù)。實(shí)質(zhì)上，第二輔助數(shù)據(jù)可以是諸如隨機(jī)數(shù)據(jù)串之類(lèi)的任何數(shù)據(jù)串，或者可以是諸如可由用戶(hù)用于配置用戶(hù)端的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的設(shè)備配置信息之類(lèi)的其它有用數(shù)據(jù)。第二輔助數(shù)據(jù)的大小由通信方預(yù)先達(dá)成一致，并與第一輔助數(shù)據(jù)大小相同。符號(hào)‘‖’是達(dá)成一致的級(jí)聯(lián)函數(shù)。A、X、B和Y是第一至第四公共密鑰，以及ASCII1是編程為HMAC算法的自變量的任何預(yù)定的ASCII碼(例如，針對(duì)字母“B”)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以將短期公共密鑰(第四公共密鑰)Y、長(zhǎng)期公共密鑰(第三公共密鑰)B和密鑰確認(rèn)值(測(cè)試字符串)hB發(fā)送至用戶(hù)100(步驟116)。在該階段，主機(jī)系統(tǒng)102還可以將第二輔助數(shù)據(jù)(Aux DataB)發(fā)送至用戶(hù)100。在接收該信息(步驟118)之后，用戶(hù)可以執(zhí)行主密鑰的計(jì)算。
用戶(hù)100可以根據(jù)主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期和短期公共密鑰(第三和第四公共密鑰)，使用以下示例計(jì)算，執(zhí)行主密鑰(或者主秘密)的計(jì)算(步驟120)計(jì)算主密鑰(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)k1＝xY；k2＝aB；如果k1＝0，1，-1，則設(shè)置k1＝隨機(jī)數(shù)；如果k2＝0，1，-1，則設(shè)置k2＝隨機(jī)數(shù)；以及(k，kconf)＝SHA-512(k1‖k2)。
在上述步驟的最后，SHA-512表示本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的512比特“安全散列算法”，‘‖’是達(dá)成一致的級(jí)聯(lián)函數(shù)。參照(k，kconf)表示來(lái)自SHA-512計(jì)算的結(jié)果的前半部分(前256比特)是計(jì)算的主秘密密鑰k，以及結(jié)果的后半部分(后256比特)是如以下所討論的將會(huì)用于計(jì)算用戶(hù)密鑰確認(rèn)值hA(或測(cè)試串)的數(shù)量kconf?；谝陨纤?，很明顯，用戶(hù)的計(jì)算意在產(chǎn)生與由主機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算產(chǎn)生的值相同的k和kconf值。
然后，用戶(hù)100可以根據(jù)以下測(cè)試，檢查(步驟120)主機(jī)系統(tǒng)的密鑰確認(rèn)值(測(cè)試串)如果hB?。紿MAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII1)，則中止。
如上所述，數(shù)值A(chǔ)SCII1是預(yù)定的ASCII碼。數(shù)值A(chǔ)SCII1不僅編程為主機(jī)系統(tǒng)端用于生成hB的HMAC算法的自變量，而且編程為用戶(hù)端用于檢查hB的HMAC算法的自變量。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的，符號(hào)“！＝”表示“不等于”。
然后，用戶(hù)100可以根據(jù)以下示例計(jì)算，產(chǎn)生不同于主機(jī)系統(tǒng)的密鑰確認(rèn)值hB的自己的密鑰確認(rèn)值(測(cè)試串)hA(步驟122)hA＝HMAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII2)在該計(jì)算中，各種數(shù)量如上所述，ASCII2是編程為用于產(chǎn)生hA的HMAC算法的自變量的預(yù)定ASCII碼(例如，用于字母“A”)。ASCII2可以設(shè)置為不同于ASCII1的值，以確保hA與hB不同。然后，用戶(hù)100可以將hA發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)102(步驟122)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以根據(jù)以下測(cè)試來(lái)檢查(步驟124)用戶(hù)的密鑰確認(rèn)值(測(cè)試串)如果hA?。紿MAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII2)，則中止。
為了執(zhí)行該計(jì)算，很明顯，預(yù)定ASCII碼ASCII2編程為在主機(jī)系統(tǒng)端用于檢查hA的HMAC算法的自變量。如果用戶(hù)100(例如，移動(dòng)臺(tái))進(jìn)行了多于預(yù)定數(shù)量(例如，10)的失敗嘗試，則主機(jī)系統(tǒng)102可以拒絕對(duì)該用戶(hù)的服務(wù)。
最后，用戶(hù)100可以將數(shù)量s、x、k1、k2和kconf置零(zero out)，并且可以安全地存儲(chǔ)B(主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期公共密鑰)和k(共享主密鑰)。同樣，主機(jī)系統(tǒng)102可以將s、y、k1、k2和kconf置零，并且可以安全地存儲(chǔ)A(用戶(hù)的長(zhǎng)期公共密鑰)和k(共享主密鑰)。
現(xiàn)在提供對(duì)于以上方法的多種安全性考慮的討論。
竊聽(tīng)攻擊共享秘密是分量k1＝y(tǒng)X＝xY＝xyS。攻擊者面對(duì)的是僅知道X和Y而計(jì)算xyS。這是個(gè)Diffie-Hellman問(wèn)題，并且較難。
中間人攻擊傳統(tǒng)上，Diffie-Hellman密鑰協(xié)定易遭受中間人攻擊。然而，用于該協(xié)議的基點(diǎn)是共享秘密密鑰。為了發(fā)起中間人攻擊，所有通信方必須正在使用相同的基點(diǎn)。由于攻擊者不知道共享秘密，所以他將不能夠成功地計(jì)算k1，因而不能計(jì)算k。
假扮(impersonate)移動(dòng)臺(tái)由于攻擊者不知道秘密s，所以他或她必須將X＝xP發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)，而不是xS。主機(jī)系統(tǒng)將會(huì)計(jì)算k1＝y(tǒng)X＝y(tǒng)xP。為了計(jì)算相同的密鑰，攻擊者需要根據(jù)Y來(lái)確定y。這是個(gè)離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，并且較難。
假扮主機(jī)系統(tǒng)由于攻擊者不知道秘密s，所以他或她必須將Y＝y(tǒng)P發(fā)送至用戶(hù)(例如，移動(dòng)臺(tái))，而不是yS。用戶(hù)設(shè)備將會(huì)計(jì)算k1＝xY＝xyP。為了計(jì)算相同的密鑰，攻擊者需要從X中確定x。這是個(gè)離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，并且較難。
防止離線(xiàn)詞典攻擊由于主機(jī)系統(tǒng)發(fā)送第一密鑰確認(rèn)值，所以攻擊口令的最佳位置是假扮移動(dòng)臺(tái)。這允許攻擊者嘗試不同的口令，并且檢查他或她是否已經(jīng)作出了正確的選擇。
假設(shè)攻擊者將將X＝xP發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)，而不是xS。主機(jī)系統(tǒng)將使用Y＝xS來(lái)進(jìn)行應(yīng)答，并計(jì)算k1 HOST＝y(tǒng)X＝y(tǒng)xP。同時(shí)，攻擊者將針對(duì)特定z，計(jì)算k1 attacker＝xY＝y(tǒng)xS＝y(tǒng)xzP，使得S＝zP。攻擊者使用密鑰確認(rèn)值hB，需要找到值w，使得wk1 attacker＝wxY＝wyxzP＝xyP＝k1 HOST。然而，注意w＝z-1mod r。因此，找到w等于找到z，這與解決針對(duì)S的離散對(duì)數(shù)問(wèn)題相對(duì)應(yīng)。這比較困難。
防止在線(xiàn)詞典攻擊由于主機(jī)系統(tǒng)發(fā)送第一密鑰確認(rèn)值，所以攻擊口令的最佳位置是假扮移動(dòng)臺(tái)。在每次運(yùn)行中，移動(dòng)臺(tái)嘗試不同的口令，并檢查他或她是否已經(jīng)相對(duì)于hB作出了正確的選擇。這通過(guò)限制移動(dòng)臺(tái)確定正確的秘密s的嘗試的預(yù)定次數(shù)(例如，10)，得以避免。
小子群攻擊小子群攻擊是一種攻擊者試圖強(qiáng)迫密鑰協(xié)定結(jié)果來(lái)自小值集的攻擊。例如，如果攻擊者選擇X作為無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)，則無(wú)論主機(jī)系統(tǒng)針對(duì)Y作出什么選擇，k1都將是無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)。因此，通過(guò)檢查X不是無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)、1或負(fù)1，可以避免這種威脅。
新主密鑰的重新產(chǎn)生(使用MQV的密鑰重置)如上所述，在本示例框架中，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的MQV算法，進(jìn)行新主密鑰的重新產(chǎn)生(密鑰重置)。在以下示例中，將參照先前描述的圖8和9的特定一般處理步驟對(duì)其進(jìn)行修改。
如圖8所示，由用戶(hù)100接收密鑰重置請(qǐng)求，或者用戶(hù)100決定剪裁新密鑰(步驟430)。當(dāng)然，可以由服務(wù)提供商替代用戶(hù)來(lái)執(zhí)行步驟430。
用戶(hù)產(chǎn)生新的短期加密密鑰對(duì)(步驟432)。根據(jù)示例數(shù)學(xué)計(jì)算，用戶(hù)100選擇新的隨機(jī)數(shù)x，作為新的私用短期認(rèn)證密鑰(新的第二私用密鑰)，并計(jì)算X＝xP，其中，1＜x＜r-1，P如先前所述，以及X是用戶(hù)的新公共短期認(rèn)證密鑰，也稱(chēng)為新公共短期加密密鑰(新第二公共密鑰)。用戶(hù)100將X發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)102(步驟434)，以及還與X一起發(fā)送第一輔助數(shù)據(jù)(Aux DataD)，其中，第一輔助數(shù)據(jù)如先前所述。
主機(jī)系統(tǒng)102接收用戶(hù)的新公共短期認(rèn)證密鑰(步驟460)，并產(chǎn)生自己的新短期認(rèn)證(或加密)密鑰對(duì)(步驟462)。根據(jù)示例計(jì)算，主機(jī)系統(tǒng)選擇新的隨機(jī)數(shù)y，作為新的私用短期認(rèn)證密鑰(新的第四私用密鑰)，其中，1＜y＜r-1，并計(jì)算Y＝y(tǒng)P，其中，Y是主機(jī)系統(tǒng)的新公共短期認(rèn)證密鑰(新第四密鑰)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以使用以下示例計(jì)算來(lái)計(jì)算(步驟464)新的主密鑰計(jì)算新主密鑰(例如，由主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行)sB＝(y+Yb)modr；Z＝sB(X+XA)；如果Z是無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)，則選擇新的y并重新計(jì)算sB和Z；(k，kconf)＝SHA-512(xZ)，其中，xZ是Z的x坐標(biāo)。
在以上中，分別使用MQV協(xié)議中的已知方法，根據(jù)X和Y，計(jì)算X和Y。即，為了計(jì)算X，獲取X的橫坐標(biāo)(x坐標(biāo))值(注意，X是具有x坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值的橢圓曲線(xiàn)點(diǎn))，舍棄橫坐標(biāo)比特值的前半部分(左半部分)，并在舍棄的比特的位置處插入首位(leading)“1”。以同樣的方式，根據(jù)Y計(jì)算Y。如先前所述，SHA計(jì)算結(jié)果的比特的前半部分是主密鑰k，以及比特的后半是kconf的值。在本示例中，在密鑰重置期間不產(chǎn)生獨(dú)立的k1和k2值，以及不執(zhí)行類(lèi)似于步驟466的步驟。
主機(jī)系統(tǒng)可以按照先前所述的方式，使用以下計(jì)算來(lái)計(jì)算(步驟470)密鑰確認(rèn)值hB(測(cè)試串)hB＝HMAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII1)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102將Y和hB同第二輔助數(shù)據(jù)(Aux DataB)一起發(fā)送至用戶(hù)100(步驟472)。在接收該信息之后，用戶(hù)可以執(zhí)行新主密鑰的計(jì)算。
用戶(hù)100可以使用以下示例計(jì)算來(lái)執(zhí)行新主密鑰(或者主秘密)的計(jì)算(步驟440)計(jì)算新主密鑰(例如，由用戶(hù)進(jìn)行)
sA＝(x+Xa)modr；Z＝sA(Y+YB)；如果Z是無(wú)窮處的點(diǎn)，則將Z設(shè)置為E(Fq)的隨機(jī)點(diǎn)；(k，kconf)＝SHA-512(xZ)，其中，xZ是Z的x坐標(biāo)。在以上描述中，如前所述，根據(jù)X和Y，計(jì)算X和Y。計(jì)算的其它方面類(lèi)似于先前所描述的。此外，在本示例中，在密鑰重置期間不產(chǎn)生獨(dú)立的k1和k2值，以及不執(zhí)行類(lèi)似于步驟466的步驟。在這段時(shí)間內(nèi)，如果不能使用當(dāng)前的主密鑰或先前的主密鑰(如果仍然可用)來(lái)解密接收的消息，則可以嘗試待定的主密鑰(即，將成為新主密鑰的最新計(jì)算的數(shù)量k)。
然后，如前所述，用戶(hù)100可以根據(jù)以下測(cè)試來(lái)檢查(步驟466)主機(jī)系統(tǒng)的密鑰確認(rèn)值(測(cè)試串)如果hB?。紿MAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII1)，則中止。
如果數(shù)量hB與預(yù)期值匹配，則用戶(hù)100將最新計(jì)算值k設(shè)置為新的主密鑰。
然后，如前所述，用戶(hù)100可以以下示例計(jì)算，產(chǎn)生不同于主機(jī)系統(tǒng)的密鑰確認(rèn)值hB(步驟452)的自己的確認(rèn)密鑰值(測(cè)試串)hAhA＝HMAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII2)。然后，用戶(hù)100可以將hA發(fā)送至主機(jī)系統(tǒng)102(步驟454)。
然后，主機(jī)系統(tǒng)102可以根據(jù)以下測(cè)試來(lái)檢查(步驟474)用戶(hù)的密鑰確認(rèn)值(測(cè)試串)如果hA?。紿MAC-256kconf(Aux DataD‖Aux DataB‖A‖B‖X‖Y‖ASCII2)，則中止。
如果數(shù)量hA與預(yù)期值匹配，則主機(jī)系統(tǒng)102將最新計(jì)算值k設(shè)置為新的主密鑰。
最后，用戶(hù)100可以將數(shù)值sA、x和kconf置零，以及能夠安全地存儲(chǔ)k(共享主密鑰)。通常，主機(jī)系統(tǒng)102可以將數(shù)值sB、y和kconf置零，以及能夠安全地存儲(chǔ)k(共享主密鑰)。
現(xiàn)在提供對(duì)于以上方法的多種安全性考慮的討論。
中間人攻擊根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)，該攻擊對(duì)抗MQV密鑰產(chǎn)生方案，將不會(huì)成功。只要長(zhǎng)期私用密鑰a和b保持秘密，則不可能有中間人攻擊(見(jiàn)NIST Special Publication 800-56Recommendation onKey Establishment schemes，Draft 2.0，2003年1月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所，見(jiàn)http://csrc.nist.gov/CryptoToolkit/tkkeymgmt.html)。
完備前向保密注意，從一個(gè)密鑰建立事務(wù)到下一個(gè)，共享秘密發(fā)生變化。如果丟失了來(lái)自特定事務(wù)的靜態(tài)(長(zhǎng)期)和瞬息(短期)的私用密鑰，則由于不同的瞬息私用密鑰用于每一個(gè)處理，所以不會(huì)泄露來(lái)自其它合法事務(wù)的共享秘密。
偽裝攻擊NIST指示，如果攻擊者泄露受害人的長(zhǎng)期私用密鑰在MQV中，攻擊者不能偽裝為針對(duì)受害人的第三方(見(jiàn)NIST Special Publication800-56Recommendation on Key Establishment schemes，Draft 2.0，2003年1月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所，可見(jiàn)http://csrc.nist.gov/CryptoToolkit/tkkeymgmt.html)。防止偽裝攻擊的能力是在用于空中下載密鑰產(chǎn)生的密鑰重置過(guò)程中利用MQV的上述方式的優(yōu)點(diǎn)，這是由于如果缺少該特征，以及如果泄露了主機(jī)系統(tǒng)的長(zhǎng)期私用密鑰，則持有密鑰的攻擊者可以潛在地偽裝成為針對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的任何移動(dòng)臺(tái)。
已經(jīng)描述了分別用于密鑰產(chǎn)生和密鑰重置的上述其它示例第一和第二協(xié)議，現(xiàn)在將描述其它示例方案。例如，可以使用在兩個(gè)系統(tǒng)之間安全雙向通信的方法。產(chǎn)生第一密鑰對(duì)和第二密鑰對(duì)，后者包括根據(jù)共享密鑰產(chǎn)生的第二公共密鑰。將第一和第二公共密鑰發(fā)送至第二系統(tǒng)，以及從第二系統(tǒng)中接收第三和第四公共密鑰。根據(jù)共享密鑰產(chǎn)生第四公共密鑰。根據(jù)第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算用于加密消息的主密鑰。為了重置密鑰，產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)，并接收新的第四公共密鑰。使用新的第二私用密鑰和新的第四公共密鑰，利用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算來(lái)計(jì)算新的主密鑰。
作為另一示例，第一系統(tǒng)用于建立與第二系統(tǒng)的安全雙向通信路徑，以交換一個(gè)或多個(gè)消息。第一系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器和與存儲(chǔ)器相連的處理單元。處理單元配置以執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生具有第一公共密鑰和第一私用密鑰的第一密鑰對(duì)；產(chǎn)生具有第二公共密鑰和第二私用密鑰的第二密鑰對(duì)，第二公共密鑰是根據(jù)第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)已知的共享密鑰產(chǎn)生的；將第二公共密鑰和第一公共密鑰發(fā)送至第二系統(tǒng)；接收由第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第三公共密鑰和第四公共密鑰，第四公共密鑰是根據(jù)共享秘密產(chǎn)生的；根據(jù)第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰來(lái)計(jì)算第一主密鑰，其中，第一主密鑰配置以用于一個(gè)或多個(gè)消息的加密；產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)；從第二系統(tǒng)中接收新的第四公共密鑰，以及根據(jù)第一私用密鑰、新的第二私用密鑰、第三公共密鑰和新的第四公共密鑰，使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，計(jì)算新的主密鑰。
根據(jù)另一方案，任何形式的計(jì)算機(jī)可讀載體可以包含適用于使處理單元執(zhí)行在此所述的方法的處理指令。計(jì)算機(jī)可讀載體可以是任何適合類(lèi)型的載體，如，固態(tài)存儲(chǔ)器(例如，只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)等)、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、其它類(lèi)型的存儲(chǔ)器、或者包含使處理單元執(zhí)行在此所述的技術(shù)的適合計(jì)算機(jī)指令集的調(diào)制波/信號(hào)(如，射頻、音頻、或光頻調(diào)制波/信號(hào))。
根據(jù)另一方案，計(jì)算機(jī)可讀載體包含適用于使處理單元執(zhí)行上述步驟的處理指令。
已經(jīng)描述了在無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)環(huán)境中，并且在需要時(shí)具有完備前向保密的示例的基于口令的加密通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與使用共享秘密產(chǎn)生的短期認(rèn)證密鑰對(duì)相組合地使用長(zhǎng)期密鑰對(duì)，以允許實(shí)現(xiàn)完備前向保密。用認(rèn)證公共密鑰捎帶長(zhǎng)期公共密鑰，以實(shí)現(xiàn)可信的長(zhǎng)期密鑰的交換。這使得擁有共享秘密的對(duì)應(yīng)方能夠接收并能夠使用長(zhǎng)期公共密鑰。
已經(jīng)具體地描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例，包括操作的示例操作方法，要理解，可以使用不同的要素和步驟來(lái)執(zhí)行這里描述的操作。示例實(shí)施例僅作為示例提出，并不是旨在限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種由第一系統(tǒng)執(zhí)行、以在第一系統(tǒng)與第二系統(tǒng)之間建立用于交換一個(gè)或多個(gè)消息的安全雙向通信路徑的方法，所述方法包括產(chǎn)生具有第一公共密鑰和第一私用密鑰的第一密鑰對(duì)；產(chǎn)生具有第二公共密鑰和第二私用密鑰的第二密鑰對(duì)，所述第二公共密鑰是根據(jù)所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)已知的共享秘密產(chǎn)生的；將所述第二公共密鑰和所述第一公共密鑰發(fā)送至所述第二系統(tǒng)；接收由所述第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第三公共密鑰和第四公共密鑰，所述第四公共密鑰是根據(jù)所述共享秘密產(chǎn)生的；根據(jù)所述第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算第一主密鑰，其中，所述第一主密鑰配置以用于一個(gè)或多個(gè)消息的加密；產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)；從所述第二系統(tǒng)接收新的第四公共密鑰，以及根據(jù)所述第一私用密鑰、新的第二私用密鑰、第三公共密鑰和新的第四公共密鑰，使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，計(jì)算新的主密鑰。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括產(chǎn)生第一測(cè)試串；將所述第一測(cè)試字符串發(fā)送至所述第二系統(tǒng)；接收由所述第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第二測(cè)試串；以及使用所述第二測(cè)試串和所述第一主密鑰或所述新主密鑰，認(rèn)證所述第二系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括步驟在接收由所述第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第二測(cè)試串的步驟之前，接收具有通用描述、發(fā)現(xiàn)和集成(UDDI)服務(wù)條目的數(shù)據(jù)有效載荷。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一系統(tǒng)是無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二系統(tǒng)是提供服務(wù)的主機(jī)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述共享秘密是在安全帶外信道上通信的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述共享秘密是由所述主機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生的個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼(PIN)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述第一系統(tǒng)的請(qǐng)求之后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口從所述第二系統(tǒng)接收所述共享秘密。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，一個(gè)或多個(gè)消息的交換包括電子郵件消息、基于http的XML消息、或者基于http的WML消息的交換。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，使用電子郵件地址或IP地址，對(duì)所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設(shè)備和所述主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行尋址。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，橢圓曲線(xiàn)計(jì)算用于計(jì)算所述第一主密鑰。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一系統(tǒng)是提供服務(wù)的主機(jī)系統(tǒng)，以及所述第二系統(tǒng)是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算所述第一主密鑰利用安全散列算法(SHA)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算新的主密鑰利用Menezez-Qu-Vanstone(MQV)算法。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，產(chǎn)生所述第一測(cè)試串利用散列消息認(rèn)證碼(HAMC)。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述第一主密鑰或新主密鑰來(lái)加密一個(gè)或多個(gè)消息。
17.一種數(shù)字信號(hào)，包含根據(jù)權(quán)利要求16所述方法加密的一個(gè)或多個(gè)消息。
18.一種計(jì)算機(jī)可讀載體，包含適用于使處理單元執(zhí)行如權(quán)利要求1所述方法的處理指令。
19.一種第一系統(tǒng)，用于建立與第二系統(tǒng)的安全雙向通信路徑，來(lái)交換一個(gè)或多個(gè)消息，所述第一系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生具有第一公共密鑰和第一私用密鑰的第一密鑰對(duì)的裝置；用于產(chǎn)生具有第二公共密鑰和第二私用密鑰的第二密鑰對(duì)的裝置，所述第二公共密鑰是根據(jù)所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)已知的共享秘密產(chǎn)生的；用于將所述第二公共密鑰和所述第一公共密鑰發(fā)送至所述第二系統(tǒng)的裝置；用于接收由所述第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第三公共密鑰和第四公共密鑰的裝置，所述第四公共密鑰是根據(jù)所述共享秘密產(chǎn)生的；用于根據(jù)所述第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰來(lái)計(jì)算第一主密鑰的裝置，其中，所述第一主密鑰配置以用于一個(gè)或多個(gè)消息的加密；用于產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)的裝置；用于從所述第二系統(tǒng)接收新的第四公共密鑰的裝置，以及用于根據(jù)所述第一私用密鑰、新的第二私用密鑰、第三公共密鑰和新的第四公共密鑰、使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算來(lái)計(jì)算新的主密鑰的裝置。
20.一種第一系統(tǒng)，用于建立與第二系統(tǒng)的安全雙向通信路徑，來(lái)交換一個(gè)或多個(gè)消息，所述第一系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器；以及處理單元，與所述存儲(chǔ)器相連，其中，所述處理單元配置以執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生具有第一公共密鑰和第一私用密鑰的第一密鑰對(duì)；產(chǎn)生具有第二公共密鑰和第二私用密鑰的第二密鑰對(duì)，所述第二公共密鑰是根據(jù)所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)已知的共享秘密產(chǎn)生的；將所述第二公共密鑰和所述第一公共密鑰發(fā)送至所述第二系統(tǒng)；接收由所述第二系統(tǒng)產(chǎn)生的第三公共密鑰和第四公共密鑰，所述第四公共密鑰是根據(jù)所述共享秘密產(chǎn)生的；根據(jù)所述第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰來(lái)計(jì)算第一主密鑰，其中，所述第一主密鑰配置以用于一個(gè)或多個(gè)消息的加密；產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)；從所述第二系統(tǒng)接收新的第四公共密鑰，以及根據(jù)所述第一私用密鑰、新的第二私用密鑰、第三公共密鑰和新的第四公共密鑰，使用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，來(lái)計(jì)算新的主密鑰。
全文摘要
描述了一種用于在兩個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行安全雙向通信的方法。產(chǎn)生第一密鑰對(duì)和第二密鑰對(duì)，后者包括根據(jù)共享秘密產(chǎn)生的第二公共密鑰。向第二系統(tǒng)發(fā)送第一和第二公共密鑰，并從第二系統(tǒng)中接收第三和第四公共密鑰。根據(jù)共享秘密生成第四公共密鑰。根據(jù)第一私用密鑰、第二私用密鑰、第三公共密鑰和第四公共密鑰，計(jì)算用于加密消息的主密鑰。為了密鑰重置，產(chǎn)生具有新的第二公共密鑰和新的第二私用密鑰的新的第二密鑰對(duì)，以及接收新的第四公共密鑰。利用橢圓曲線(xiàn)計(jì)算，使用新的第二私用密鑰和新的第四公共密鑰來(lái)計(jì)算新的主密鑰。
文檔編號(hào)H04L9/14GK1969501SQ200580019680
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者邁克爾·K·布朗, 赫伯特·A·利特爾, 大衛(wèi)·維克托·麥克法蘭, 邁克爾·S·布朗, 黛娜·萊亞·瑪麗·戴維斯 申請(qǐng)人:捷訊研究有限公司