專利名稱：Manet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù) 傳遞加密方法。
背景技術(shù)：
移動自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET, mobile ad hoc network)或Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端組成的一個多跳的臨時性自治系統(tǒng)。由 于它不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者集中式管理的支持即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間的 通信，因此具有很高的實(shí)用性，得到越來越多的重視和研究。 與傳統(tǒng)有線通信網(wǎng)絡(luò)相比，移動自組織網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)1、 無中心和自組織性移動自組織網(wǎng)沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，組成一個對等式網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)通過分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分 布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速實(shí)現(xiàn)一個移動通信網(wǎng)絡(luò)的 自主構(gòu)建、自主組織和自主管理，節(jié)點(diǎn)可以隨時加入和離開網(wǎng)絡(luò)。2、 動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)移動自組織網(wǎng)絡(luò)中，移動終端能夠以任意可能的速度和模式移動，并且可以隨時加入和離開，因此移動終端通過無線 信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時都可能發(fā)生變化。3、 多跳的組網(wǎng)方式由于無線移動節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，節(jié)點(diǎn)信號的覆 蓋范圍是有限的。當(dāng)要與其信號覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，就需要借 助中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，形成多跳通信。由于移動自組織網(wǎng)絡(luò)中沒有專用的路由 設(shè)備，其中的每個節(jié)點(diǎn)同時作為路由器，負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)通向網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn) 的路由，即移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)共同合作完成的。多
跳的組網(wǎng)方式可以降低節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，從而節(jié)省電能，延長電池工作壽命， 并減小功耗和電磁干擾。4、 安全性差由于移動自組織網(wǎng)絡(luò)采用無線信道傳輸、有限電源、分布 式合作等方式，其更容易受到被動竊聽、數(shù)據(jù)篡改等網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此，信道 加密、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)和驗(yàn)證等安全措施都需要針對移動自組織網(wǎng)絡(luò)的特性 進(jìn)行考慮。5、 移動終端的局限性移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的移動設(shè)備都具有輕便靈巧的 優(yōu)點(diǎn)，但也存在如能源受限、內(nèi)存較小、CPU處理能力低下等一些固有缺陷， 給移動自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)開發(fā)帶來一定的難度。針對移動自組織網(wǎng)絡(luò)的較差的安全性，必須對其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密 保護(hù)，然而由于計(jì)算能力和能源的約束，移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的單個節(jié)點(diǎn)難以 承受整個加密工作負(fù)擔(dān)，即使可以完成整個加密工作量，也會引起較大的通 信時延和電能消耗，這在實(shí)際應(yīng)用中往往是無法忍受的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決MANET網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有加密技術(shù)存在的單個節(jié)點(diǎn) 無法承擔(dān)整個加密計(jì)算任務(wù)以及由此引發(fā)的較大的通信時延的問題，而提供 一種MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)傳遞加密的處理方法，包括: 第一節(jié)點(diǎn)對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后獲得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送； 中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，并將處理后獲得的 第三數(shù)據(jù)發(fā)送；第二節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理，并恢復(fù)出第一數(shù)據(jù)。 進(jìn)一步地，所述第一節(jié)點(diǎn)對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后獲得的第 二數(shù)據(jù)發(fā)送包括所述第一節(jié)點(diǎn)對所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T,N)門限秘密共享算法的分 割，將所述第一數(shù)據(jù)分割成N個數(shù)據(jù)塊，并且獲取所述N個數(shù)據(jù)塊對應(yīng) 的明文索引值；所述第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳遞加密分配方案來確定所述第一節(jié)點(diǎn)和所述中 間節(jié)點(diǎn)所要加密的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目；所述第一節(jié)點(diǎn)用所述中間節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述中間節(jié)點(diǎn)要加密的數(shù)據(jù) 塊的明文索引值進(jìn)行加密獲得第一加密索引值；所述第一節(jié)點(diǎn)生成第一會話密鑰，并用所述第一會話密鑰對所述第一節(jié) 點(diǎn)所要加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密，并用第二節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述第一會話 密鑰和由第一節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加密獲得第一 加密會話密鑰和第二加密索引值，并將第一加密會話密鑰和第二加密索引 值進(jìn)行綁定；以及第一節(jié)點(diǎn)將包括經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)塊和剩余的數(shù)據(jù)塊以及每一個數(shù)據(jù) 塊的明文索引值，第一加密索引值、第一加密會話密鑰以及第二加密索引 值的第二數(shù)據(jù)發(fā)送。進(jìn)一步地，所述第一節(jié)點(diǎn)對所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T,N)門限秘密共 享算法的分割包括隨機(jī)構(gòu)造一個T畫l次多項(xiàng)式/(x)-(a。+a,x + "2 …+ 一x7-')mod; ，其中 a0=D， D是第一數(shù)據(jù)，p是安全的大素?cái)?shù)，系數(shù)a|，a2...aT.,是在素域GF (p) 上隨機(jī)選取的數(shù)；構(gòu)造出所述隨機(jī)T-1次多項(xiàng)式后，對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行分割",=/ (i=l， 2， ...， N)，得到分割后的N個數(shù)據(jù)塊以及其明文索引值，其中i為生 成數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的明文索引值。進(jìn)一步地，所述傳遞加密分配方案滿足p1(r — iV +《)+ p2(r—jV + & +62) + .,.+ /^(r-jV+6' +62 +其中人為安全指標(biāo)，系數(shù)13^=1,2,...111)為第i個節(jié)點(diǎn)分配到的要加密的數(shù) 據(jù)塊數(shù)，Pi(n)(i^,2,…m)表示經(jīng)第i個節(jié)點(diǎn)處理后、第i+l個節(jié)點(diǎn)處理前，n個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊被截獲破譯的概率， p,(r-w + w + ^r-^ + 61+62) + +;^-^ +W…+ )為所有所述中間節(jié)點(diǎn)上對所述第一數(shù)據(jù)的破譯概率和；進(jìn)一步地，所述加密的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目以1^(—1,2,...111)表示，在滿足以 上的安全指標(biāo)的bi (i^，2,…m)的所有組取值中，選擇一組bi (i^,2,…m)的 和以及均方差盡可能小的值為其取值。進(jìn)一歩地，所述中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理包括所述中間節(jié)點(diǎn)用私鑰對第一加密索引值進(jìn)行解密，獲得所述中間節(jié)點(diǎn) 要加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值；所述中間節(jié)點(diǎn)生成第二會話密鑰，用所述第二會話密鑰對分配給所述 中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密；并用所述第二節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述第 二會話密鑰和由所述中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加 密獲得第二加密會話密鑰和第三加密索引值；并將所述第二加密會話密鑰 和所述第三加密索引值綁定；所述中間節(jié)點(diǎn)將包括經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)塊、剩余的數(shù)據(jù)塊以及每一數(shù)據(jù) 塊對應(yīng)的明文索引值，第一加密會話密鑰以及第二加密索引值，第二加密 會話密鑰以及第三加密索引值的第三數(shù)據(jù)發(fā)送。進(jìn)一步地，所述第二節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理并恢復(fù)出 第一數(shù)據(jù)包括所述第二節(jié)點(diǎn)用其私鑰對所述第一加密會話密鑰以及第二加密索引值、 第二加密會話密鑰以及第三加密索弓I值進(jìn)行解密；所述第二節(jié)點(diǎn)得到所有解密后的第一和第二會話密鑰和相應(yīng)的明文索 引值后，用第一和第二會話密鑰對與之綁定的第二和第三加密索引值解密 后的明文索引值相對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解密；從解密的所述數(shù)據(jù)塊中選擇T個數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行(T， N)門限秘密共 享算法恢復(fù)第一數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述從解密的所述數(shù)據(jù)塊中選擇T個數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行(T，N)門限秘密共享算法恢復(fù)第一數(shù)據(jù)包括選擇T個數(shù)據(jù)塊A, (j=l， 2，…，T)，其中ij (j=l， 2，…，T)為 選擇的T個數(shù)據(jù)塊的明文索引值，恢復(fù)出原始構(gòu)造的多項(xiàng)式 /(x^土D,^(x)modp，其中，/,(X^J1[^，式中ik為選中的T個明文索引值中不等于ij的所有明文索引值，p是安全的大素?cái)?shù)； 恢復(fù)出f(x)后，可由f(O)直接計(jì)算得到第一數(shù)據(jù)D二f(O)。 因此，通過本發(fā)明提供的傳遞加密方法，能夠針對MANET網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供一定程度的機(jī)密性、可靠性以及完整性驗(yàn)證保護(hù)，并且較大程度的減輕了源節(jié)點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷，平衡了通信路由上各個節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)擔(dān)，并減小通信時延。


圖1為本發(fā)明舉例說明中所涉及的通信路由及其上各個節(jié)點(diǎn)所擁有 的公私鑰對示意圖；圖2為本發(fā)明MANET網(wǎng)絡(luò)中傳遞加密方法的流程圖；圖3為源節(jié)點(diǎn)對其要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)所進(jìn)行的處理的流程圖；圖4為中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞加密處理的流程圖；圖5為目的節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理并恢復(fù)出原始數(shù) 據(jù)的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種MANET網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)加密方法，當(dāng)MANET網(wǎng)絡(luò)中 有兩個節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過某一通信路由進(jìn)行通信時，通信源節(jié)點(diǎn)(也稱之謂第一 節(jié)點(diǎn))、目的節(jié)點(diǎn)(也稱之謂第二節(jié)點(diǎn))以及通信路由上的中間節(jié)點(diǎn)共同對 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分歩的傳遞式加密，以完成整個加密工作。下面以某一具體的在MANET網(wǎng)絡(luò)中通信雙方間的數(shù)據(jù)的傳輸流程為例 說明本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳遞加密方法。圖1為下面本發(fā)明數(shù)據(jù)傳遞加密方法舉例說明中所涉及的通信路由及其 上各個節(jié)點(diǎn)所擁有的公私鑰對示意圖。其中，假設(shè)通信的兩個節(jié)點(diǎn)開始正式 通信前，已通過有效的安全路由協(xié)議確定了兩者間的傳輸路由，如圖l所示， 源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間(包括源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn))共有m+l個節(jié)點(diǎn)，從源節(jié)點(diǎn) 開始編號，源節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)1，依次類推，...，到目的節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)m+l。MANET 網(wǎng)絡(luò)中已有既成的密鑰管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點(diǎn)擁有自己的公私鑰密鑰 對，節(jié)點(diǎn)1的公鑰為PKp私鑰為SKp節(jié)點(diǎn)2的公鑰為PK2，私鑰為SK2，...， 節(jié)點(diǎn)m+l的公鑰為PKm+,，私鑰為SKm+,。通信路由上的各個節(jié)點(diǎn)己通過身 份認(rèn)證和協(xié)商達(dá)成信任關(guān)系，獲得了彼此的公鑰。另外，本方法中以Pi(n)來 表示經(jīng)第i個節(jié)點(diǎn)處理后、第i+l個節(jié)點(diǎn)處理前，n個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊被截獲破 譯的概率。本發(fā)明MANET網(wǎng)絡(luò)中傳遞加密方法的流程圖如圖2所示，包括以下步驟步驟100，通信路由上的源節(jié)點(diǎn)(也稱之為第一節(jié)點(diǎn))對其要發(fā)送的原 始數(shù)據(jù)即第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)送出去。其中如圖3所示為源節(jié)點(diǎn)對其要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)所進(jìn)行的處理的流程圖，歩驟100源節(jié)點(diǎn)對其要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理具體包括以下步驟步驟IIO，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定原則選擇合適的(T,N)值，并對要發(fā)送的原 始數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T,N)門限秘密共享算法的分割，將原始數(shù)據(jù)分割得到N 個數(shù)據(jù)塊及其明文索引值；其中所述源節(jié)點(diǎn)選擇合適的(T,N)值時所依據(jù)
的原則為首先選擇合適的N值。N值不宜太大，也不宜太小，當(dāng)選定的通信路由上總共有m個節(jié)點(diǎn)時，N值以接近m為宜；以及N值選定后，在此 基礎(chǔ)上選擇合適的T值。此處給出T值范圍0.5NST^).9N， T值以在此區(qū) 間內(nèi)取值為宜。步驟120，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定原則確定合適的傳遞加密分配方案，即確 定沿途路由上的各個節(jié)點(diǎn)所要加密的具體數(shù)據(jù)塊，這里以bi (i=l,2,...m) 來表示確定的傳遞加密分配方案中第i個節(jié)點(diǎn)分配到的要加密的數(shù)據(jù)塊的 數(shù)目；步驟130，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)已確定的傳遞加密分配方案，對路由上第n個 中間節(jié)點(diǎn)(此處n為所有22的不包括目的節(jié)點(diǎn)的中間節(jié)點(diǎn)，即在本例中 一共有m+l個節(jié)點(diǎn)，有m-l個中間節(jié)點(diǎn))要加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值 用第n個中間節(jié)點(diǎn)的公鑰PKn進(jìn)行加密獲得第一加密索引值，在本例中獲 得m-l個第一加密索引值；步驟140，源節(jié)點(diǎn)隨機(jī)生成第一會話密鑰K,，用此第一會話密鑰對分 配給源節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密，并用目的節(jié)點(diǎn)的公鑰PKm+1對此 第一會話密鑰K,和由源節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加密 獲得第一加密會話密鑰和第二加密索引值，并將第一加密會話密鑰和第二 加密索引值兩者綁定；以及步驟150，源節(jié)點(diǎn)將所有數(shù)據(jù)塊(包括加密的數(shù)據(jù)塊和未加密的數(shù)據(jù) 塊)以及每一數(shù)據(jù)塊的明文索引值，利用m-l個中間節(jié)點(diǎn)的公鑰PK。對 m-l個中間節(jié)點(diǎn)要加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值分別進(jìn)行加密獲得的m-l個 第一加密索引值，以及經(jīng)目的節(jié)點(diǎn)公鑰加密得到的第一加密會話密鑰及第 二加密索引值這些第二數(shù)據(jù)發(fā)送出去。下面詳細(xì)說明步驟110中選擇合適(T，N)值并對要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn) 行基于(T,N)門限秘密共享算法的分割的具體方法過程歩驟lll，本例中通信路由上總共有m+l (如m為9)個節(jié)點(diǎn)，N值
取m+l如10， N值取定后，T在區(qū)間(0.5N,0.9N)中選取一值為其取值 如7，當(dāng)對網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性要求較高時T值可以取值稍小，當(dāng)對傳遞加密 負(fù)載均衡要求高時T值可以取值稍大；步驟112，要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)即第一數(shù)據(jù)較大時，首先將其直接分割 為較小的數(shù)據(jù)塊D，再分別對每一塊數(shù)據(jù)塊D進(jìn)行基于(T,N)門限秘密 共享算法的分割；該步驟112為可選地，當(dāng)發(fā)送的原始數(shù)據(jù)不大，不需要 進(jìn)行直接分割時，即對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T，N)門限秘密共享算法的分 割，此時原始數(shù)據(jù)也稱為D;步驟113，對其中每一小塊數(shù)據(jù)塊或原始數(shù)據(jù)D進(jìn)行基于(T,N)門 限秘密共享算法的分割，首先隨機(jī)構(gòu)造一個T-l次(如T為7時，構(gòu)造一 個6次多項(xiàng)式)多項(xiàng)式/(xXa。+",x + Ax2…+ a7.—,x「')mod;7，其中&0=0， p 是一個安全的大素?cái)?shù)，系數(shù)31,^...^.1是在素域0 (p)上隨機(jī)選取的數(shù)； 以及步驟114，構(gòu)造出隨機(jī)T-1 (6)次多項(xiàng)式后，對D進(jìn)行分割A(yù)=/(0 (i=l， 2， ...， N (如10) ， i即生成數(shù)據(jù)塊的索引值)，得到分割后的 N (如10)個數(shù)據(jù)塊，如D產(chǎn)(ao+a一a2…+a6) modp以及其索引值為1。 下面詳細(xì)說明步驟120中選擇合適的傳遞加密分配方案的具體方法過程歩驟121，所選擇的傳遞加密分配方案首先需要滿足指定的安全需求。 分配方案中通信路由上第i個節(jié)點(diǎn)所要加密的具體數(shù)據(jù)塊的數(shù)目以bj (1=1,2,...111)表示，以單個攻擊者為例，攻擊者在所有中間節(jié)點(diǎn)上針對原始數(shù) 據(jù) 的 破 譯 概 率 為 <formula>formula see original document page 12</formula>如有以這種形式<formula>formula see original document page 12</formula>艮卩為前述的，表示經(jīng)第i個節(jié)點(diǎn)處理后、第i+l個節(jié)點(diǎn)處理前，n個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊 被截獲破譯的概率。步驟122，在滿足以上的安全指標(biāo)的1^(1=1,2,...01)的所有組取值中，選 擇一組bi 0=1，2,...111)的和以及均方差盡可能小的值為中間節(jié)點(diǎn)所要加密的數(shù)據(jù)塊數(shù)目。步驟200，通信路由上的多個中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞 加密處理，并轉(zhuǎn)發(fā)出去。其中如圖4所示為中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞加密 處理的流程圖，步驟200中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞加密 處理具體包括以下步驟步驟210，第n個中間節(jié)點(diǎn)收到上述第二數(shù)據(jù)后，用其私鑰SKn對第 一加密索引值中在源節(jié)點(diǎn)用其公鑰PK。加密的索引值進(jìn)行解密，得到第n 個節(jié)點(diǎn)要加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值；步驟220，第n個中間節(jié)點(diǎn)生成一個隨機(jī)第二會話密鑰Kn，用此第二 會話密鑰&對分配給第n個中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密，并用 目的節(jié)點(diǎn)的公鑰PKm+,對此第二會話密鑰、和由第n個中間節(jié)點(diǎn)加密的 數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加密獲得第二加密會話密鑰和第三加密 索引值，并將第二加密會話密鑰Kn和第三加密索引值兩者綁定；步驟230，第n個中間節(jié)點(diǎn)將包括所有數(shù)據(jù)塊(包括加密的和未加密 的)以及每一數(shù)據(jù)塊的明文索引值、第一加密會話密鑰及第二加密索引值、 以及經(jīng)目的節(jié)點(diǎn)公鑰加密得到的第二加密會話密鑰和第三加密索引值的 第三數(shù)據(jù)一起發(fā)送出去。其中，第n個中間節(jié)點(diǎn)為所有n^2的不包括目的節(jié)點(diǎn)的中間節(jié)點(diǎn)，即 在本例中m-l個中間節(jié)點(diǎn)的每一個重復(fù)上述過程來得到第三數(shù)據(jù)；比如 n^9有8個中間節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)將第二數(shù)據(jù)發(fā)送給第一個中間節(jié)點(diǎn)，第一個 中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上述步驟210-230的操作獲得一個數(shù)據(jù)(即第一個第三數(shù) 據(jù))，將第三數(shù)據(jù)發(fā)送給第二個中間節(jié)點(diǎn)，第二個中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上述步驟 210-230的操作獲得另一個第三數(shù)據(jù)。在每一個中間節(jié)點(diǎn)在接收到前一個 節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)執(zhí)行上述步驟210-230后獲得的第三數(shù)據(jù)包括所有數(shù) 據(jù)塊(包括加密的和未加密的)以及每一數(shù)據(jù)塊的明文索引值、第一加密 會話密鑰及第二加密索引值、之前經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)生成的所有的第二會話 密鑰Kn，以及并用目的節(jié)點(diǎn)的公鑰對之前經(jīng)過的每個中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的第 二會話密鑰和由第n個中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱 加密獲得的所有的加密的第二會話密鑰(稱之為第二加密會話密鑰)和所 有加密的索引值(稱之為第三加密索引值)。其中如圖5所示為目的節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理并恢 復(fù)出原始數(shù)據(jù)的操作流程圖，歩驟300目的節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行 解密處理并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)具體包括以下步驟步驟310，目的節(jié)點(diǎn)收到第三數(shù)據(jù)后，用其私鑰SKm+,對所有在通信 路由各個中間節(jié)點(diǎn)上經(jīng)其公鑰PKm+1加密的會話密鑰和相應(yīng)的與之綁定 的索引值即第一加密會話密鑰及第二加密索引值、第二加密會話密鑰及第三 加密索引值進(jìn)行解密；步驟320，目的節(jié)點(diǎn)得到所有解密后的第一和第二會話密鑰和相應(yīng)的 明文索引值后，用解密后的第一和第二會話密鑰對與之綁定的第二和第三 加密索引值解密后的明文索引值相對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解密；以及步驟330，目的節(jié)點(diǎn)在對所有加密過的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行成功解密后，從中 任選T個數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行基于(T,N)門限秘密共享算法的數(shù)據(jù)恢復(fù)操作。下面詳細(xì)說明步驟330中目的節(jié)點(diǎn)對T如7個解密后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行基 于(T，N)(如(7， 10))門限秘密共享算法的數(shù)據(jù)恢復(fù)操作的具體方法 過程歩驟331，任選的T個數(shù)據(jù)塊分別為Z)。 (j=l， 2， ...， T)，其中ij (j=l， 2， ...， T)為每一數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的明文索引值，由這T個數(shù)據(jù)塊可
以唯一恢復(fù)出原始構(gòu)造的T-l次多項(xiàng)式/0c) = ^A/、00mod;7，其中，產(chǎn)i J Jfl ^，式中ik為選中的T個明文索引值中不等于ij的所有明文' " 一4索引值，p是安全的大素?cái)?shù)；步驟332，得到f(x)后，由于原始數(shù)據(jù)塊D二f(O)，可以由f(O)計(jì)算得到 原始數(shù)據(jù)塊D。經(jīng)過上述解密恢復(fù)數(shù)據(jù)過程，如果原始數(shù)據(jù)塊不大沒有分割過的話， 此處恢復(fù)的數(shù)據(jù)即為原始數(shù)據(jù)，如果原始數(shù)據(jù)較大經(jīng)過分割的話，這個分 割是直接的簡單分割，如直接把128比特位的大數(shù)據(jù)塊D分為4個32位 的小數(shù)據(jù)塊，故解密得到每一小數(shù)據(jù)塊，經(jīng)直接分割的數(shù)據(jù)塊經(jīng)過同樣的 解密恢復(fù)后，將這些小數(shù)據(jù)塊直接合并即可獲得原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例以MANET網(wǎng)絡(luò)中兩個節(jié)點(diǎn)經(jīng)過安全路由協(xié)議確定的某單 徑路由進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的流程為例來說明本發(fā)明的傳遞加密機(jī)制，但是本發(fā)明 并不限定于只適用于MANET核心網(wǎng)，其同樣可以適用于其它各種合適的網(wǎng) 絡(luò)體系。本發(fā)明數(shù)據(jù)傳遞加密處理方法具有如下優(yōu)點(diǎn))在提供了足夠強(qiáng)度的數(shù)據(jù)機(jī)密性的基礎(chǔ)上，減輕了源節(jié)點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷， 平衡了通信路由上各個節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)擔(dān)，減小了通信時延。2) 提供了一定數(shù)據(jù)冗余度，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴?) 提供的數(shù)據(jù)冗余度，從另一方面也可供用作數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證。 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng) 中。
權(quán)利要求
1.一種MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征在于包括第一節(jié)點(diǎn)對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后獲得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送；中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，并將處理后獲得的第三數(shù)據(jù)發(fā)送；第二節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理，并恢復(fù)出第一數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征 在于所述第一節(jié)點(diǎn)對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后獲得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送包 括所述第一節(jié)點(diǎn)對所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T，N)門限秘密共享算法的分 割，將所述第一數(shù)據(jù)分割成N個數(shù)據(jù)塊，并且獲取所述N個數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的 明文索引值；所述第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳遞加密分配方案來確定所述第一節(jié)點(diǎn)和所述中間 節(jié)點(diǎn)所要加密的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目；所述第一節(jié)點(diǎn)用所述中間節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述中間節(jié)點(diǎn)要加密的數(shù)據(jù)塊 的明文索引值進(jìn)行加密獲得第一加密索引值；所述第一節(jié)點(diǎn)生成第一會話密鑰，并用所述第一會話密鑰對所述第一節(jié) 點(diǎn)所要加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密，并用第二節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述第一會話 密鑰和由第一節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加密獲得第一加 密會話密鑰和第二加密索引值，并將第一加密會話密鑰和第二加密索引值 進(jìn)行綁定；以及第一節(jié)點(diǎn)將包括經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)塊和剩余的數(shù)據(jù)塊以及每一個數(shù)據(jù)塊 對應(yīng)的明文索引值，第一加密索引值、第一加密會話密鑰以及第二加密索 引值的第二數(shù)據(jù)發(fā)送。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征 在于所述第一節(jié)點(diǎn)對所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行基于(T，N)門限秘密共享算法的分 割包括隨機(jī)構(gòu)造一個T-l次多項(xiàng)式/(x) = (a。+a|x + a2x2... + fl,—/一)modp，其中 a0=D， D是第一數(shù)據(jù)，p是安全的大素?cái)?shù)，系數(shù)^a2…aT—,是在素域GF(p) 上隨機(jī)選取的數(shù)；構(gòu)造出所述隨機(jī)T-1次多項(xiàng)式后，對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行分割D,=/(/)(i=l， 2， ...， N),得到分割后的N個數(shù)據(jù)塊以及其明文索引值，其中i為生成數(shù)據(jù)塊的明文索引值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征在于所述傳遞加密分配方案滿足其中X為安全指標(biāo)，系數(shù)bi(i-l,2,…m)為第i個節(jié)點(diǎn)分配到的要加密的數(shù)據(jù) 塊數(shù)，&(11)(1=1，2,...111)表示經(jīng)第i個節(jié)點(diǎn)處理后、第i+l個節(jié)點(diǎn)處理前，n個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊被截獲破譯的概率，Ar + 6l) + p2(7_Ar + 61+62) + +;^(7_w+W" + W為所有所述中間節(jié)點(diǎn)上對所述第一數(shù)據(jù)的破譯概率和；進(jìn)一步地，所述加密的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目以bj (—1,2,…m)表示，在滿足以 上的安全指標(biāo)的bi (^1,2,…m)的所有組取值中，選擇一組bi (i—，2，…m)的 和以及均方差盡可能小的值為其取值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征 在于所述中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理包括所述中間節(jié)點(diǎn)用私鑰對第一加密索引值進(jìn)行解密，獲得所述中間節(jié)點(diǎn) 要加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值；所述中間節(jié)點(diǎn)生成第二會話密鑰，用所述第二會話密鑰對分配給所述 中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對稱加密；并用所述第二節(jié)點(diǎn)的公鑰對所述第 二會話密鑰和由所述中間節(jié)點(diǎn)加密的數(shù)據(jù)塊的明文索引值進(jìn)行不對稱加密 獲得第二加密會話密鑰和第三加密索引值；并將所述第二加密會話密鑰和所述第三加密索引值綁定；所述中間節(jié)點(diǎn)將包括經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)塊、剩余的數(shù)據(jù)塊以及每一數(shù)據(jù) 塊對應(yīng)的明文索引值，第一加密會話密鑰以及第二加密索引值，第二加密 會話密鑰以及第三加密索引值的第三數(shù)據(jù)發(fā)送。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征 在于所述第二節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理并恢復(fù)出第一數(shù)據(jù)包 括所述第二節(jié)點(diǎn)用其私鑰對所述第一加密會話密鑰以及第二加密索引值、 第二加密會話密鑰以及第三加密索引值進(jìn)行解密；所述第二節(jié)點(diǎn)得到所有解密后的第一和第二會話密鑰和相應(yīng)的明文索 引值后，用第一和第二會話密鑰對與之綁定的第二和第三加密索引值解密 后的明文索引值相對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解密；從解密的所述數(shù)據(jù)塊中選擇T個數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行(T， N)門限秘密共享算法恢復(fù)第一數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的MANET網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞加密方法，其特征 在于所述從解密的所述數(shù)據(jù)塊中選擇T個數(shù)據(jù)塊，進(jìn)行(T， N)門限秘密 共享算法恢復(fù)第一數(shù)據(jù)包括選擇T個數(shù)據(jù)塊A (j=l， 2， ...， T)，其中ij (j=l， 2，…，T)為選擇的T個數(shù)據(jù)塊的明文索引值，由此T個數(shù)據(jù)塊及其索引值恢復(fù)出原始 構(gòu)造的多項(xiàng)式/0c^i^、00modp，其中，/,(x卜fl^"'式中ik為選<formula>formula see original document page 4</formula>中的T個明文索引值中不等于ij的所有明文索引值，p是安全的大素?cái)?shù)； 恢復(fù)出f(x)后，可由f(O)直接計(jì)算得到第一數(shù)據(jù)D=f(0)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MANET網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)加密方法，包括第一節(jié)點(diǎn)對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后獲得的第二數(shù)據(jù)發(fā)送；中間節(jié)點(diǎn)依次對接收到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，并將處理后獲得的第三數(shù)據(jù)發(fā)送；第二節(jié)點(diǎn)對接收到的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理，并恢復(fù)出第一數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明提供的加密方法，能夠針對MANET網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供一定程度的機(jī)密性、可靠性以及完整性驗(yàn)證保護(hù)，并且較大程度的減輕了源節(jié)點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷，平衡了通信路由上各個節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)擔(dān)，減小了通信時延。
文檔編號H04L12/56GK101127597SQ200710053510
公開日2008年2月20日 申請日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者娟 何, 帆 張, 懌 王, 王芙蓉, 辰 黃, 黃本雄 申請人:華中科技大學(xué)