組成員對(duì)組秘密的管理的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種將新設(shè)備（221）添加到設(shè)備組（210）的方法，該設(shè)備組（210，220）包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰。該方法包括：建立新設(shè)備（221）與設(shè)備組（210）中的第一設(shè)備（211）之間的安全連接；由設(shè)備組（210）中的第一設(shè)備（211）將設(shè)備組密鑰和設(shè)備組（210）中的所有其他設(shè)備（212，213，…，21N）的設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備（221）；由設(shè)備組（210）中的其他設(shè)備（212，213，…，21N）之一將設(shè)備組（210）中的第一設(shè)備（211）的設(shè)備密鑰分配給新設(shè)備（221）；由設(shè)備組（210）中的設(shè)備（211，212，213，…，21N）之一生成新設(shè)備（221）的設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組（210）中的所有其他設(shè)備（211，212，213，…，21N）。該方法也被推廣到k彈性方案。
【專(zhuān)利說(shuō)明】組成員對(duì)組秘密的管理
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及組秘密的管理，并且更具體地，涉及一種用于組成員管理組秘密的方法和系統(tǒng)。
[0002]本文的某些實(shí)施例針對(duì)設(shè)備組的密鑰管理，包括在無(wú)需中心機(jī)構(gòu)管理密鑰和向組成員分配密鑰的情況下發(fā)起組、擴(kuò)展組成員關(guān)系和減少組成員關(guān)系。某些實(shí)施例進(jìn)一步允許設(shè)備組的設(shè)備將安全消息發(fā)送至組成員之中的任何設(shè)備子組，使得非尋址的設(shè)備不能對(duì)該消息解密。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的消息加密方案可以基于例如“零消息廣播”(ZMB)或者“廣播加密”;參見(jiàn)例如 Amos Fiat and Moni Naor, Broadcast Encryption, 1993 (此后稱(chēng)為 Fiat & Naor)。Fiat & Naor討論了廣播加密。通常，術(shù)語(yǔ)“廣播加密”可以簡(jiǎn)單地表示廣播的加密。然而，如Fiat & Naor所介紹的，該術(shù)語(yǔ)采用了特定的含義。Fiat & Naor的“廣播加密”被開(kāi)發(fā)用于使得廣播者能夠安全地將消息廣播到預(yù)定義設(shè)備組的子集。該預(yù)定義組稱(chēng)為設(shè)備組。
[0004]Fiat & Naor的廣播加密的最簡(jiǎn)單的變型中的中心思想是，設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有除了其自身的設(shè)備密鑰之外的該設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰。如圖1中所示，表100列出了每個(gè)設(shè)備擁有的密鑰。例如，設(shè)備I包括設(shè)備組密鑰以及設(shè)備密鑰2至設(shè)備密鑰N。存在用于大型組的密鑰管理過(guò)程，使得每個(gè)設(shè)備只需被頒發(fā)比組尺寸減I更少的密鑰，并且可以根據(jù)這些密鑰計(jì)算所需的所有密鑰。
[0005]當(dāng)消息的廣播者想要安全地將消息發(fā)送至來(lái)自設(shè)備組的設(shè)備子集的地址時(shí)，廣播者將尋址的設(shè)備的ID作為消息的明文部分，并且計(jì)算加密密鑰，該加密密鑰是非尋址的設(shè)備的所有設(shè)備密鑰的函數(shù)。使用非尋址的設(shè)備的設(shè)備密鑰，因?yàn)閷ぶ返脑O(shè)備沒(méi)有其自身的密鑰。廣播者對(duì)消息加密并且廣播該消息。設(shè)備組中未被尋址的設(shè)備不能對(duì)該消息解密，因?yàn)樗鼈冃枰鼈儧](méi)有的其自身的密鑰。設(shè)備組之外的設(shè)備不能對(duì)該消息解密，因?yàn)樗鼈儧](méi)有非尋址的設(shè)備的密鑰。只有設(shè)備組中的尋址的設(shè)備才能對(duì)該消息解密。當(dāng)然，屬于設(shè)備組的設(shè)備將必須知道根據(jù)設(shè)備密鑰計(jì)算消息密鑰的算法。通常，該算法不必對(duì)設(shè)備組之外的其他設(shè)備保密。
[0006]一個(gè)有關(guān)的概念是k彈性。在 “Broadcast Encryption, ” KrishnaramKenthapadi, November 11, 2003 中，作者如下定義了 A 彈性:
在由/7個(gè)用戶(hù)的集合U組成的系統(tǒng)中，如果對(duì)于與用戶(hù)集合S不相交的每個(gè)子集T,沒(méi)有具有S的所有秘密的竊聽(tīng)者能夠獲得關(guān)于T的共同秘密的“知識(shí)”，那么廣播方案對(duì)于用戶(hù)集合S是彈性的。我們可以考慮安全性的信息理論的或者計(jì)算的定義。如果方案對(duì)于尺寸為々的任何集合S U是彈性的，那么它是々彈性的。
[0007]另一種定義A彈性的方式是，如果必須至少左+1個(gè)成員共謀(合作)以便獲得所有組秘密，那么廣播方案是々彈性的。這種通過(guò)組組合知識(shí)的攻擊稱(chēng)為共謀攻擊。
[0008]上面描述 的方案是I彈性的。這利用上面的定義可簡(jiǎn)單地看出，因?yàn)槿魏谓M成員都可以從任何其他組成員得知它缺失的秘密、它自身的密鑰。
[0009]現(xiàn)有的左彈性廣播加密方案的實(shí)例可以見(jiàn)諸Amos Fiat and Moni Naor,Broadcast Encryption, 1993 以及 Krishnaram Kenthapadi, Broadcast Encryption,November 11, 2003。
[0010]當(dāng)向設(shè)備組添加成員時(shí)，通常向所有舊成員頒發(fā)新的組密鑰，或者對(duì)舊的組密鑰執(zhí)行單向函數(shù)，并且向新成員頒發(fā)新的密鑰。應(yīng)當(dāng)指出的是，單向函數(shù)是一種對(duì)于每個(gè)輸入而言易于計(jì)算，但是對(duì)于其而言非常難以計(jì)算反函數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)。通過(guò)這樣做，新成員不能對(duì)發(fā)送至組的舊消息解密。這在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方式中可以是或者可以不是一個(gè)要求。
[0011]發(fā)送消息至設(shè)備組中的所有設(shè)備
如果設(shè)備組之外的廣播者需要將消息廣播至設(shè)備組中的所有設(shè)備，那么它具有上面描述的簡(jiǎn)單方案的問(wèn)題，因?yàn)椴淮嬖诜菍ぶ返脑O(shè)備，因而廣播者沒(méi)有使用的密鑰。這里的一種解決方案是使用所有設(shè)備都知道的專(zhuān)用設(shè)備組密鑰?？梢哉f(shuō)，該設(shè)備組密鑰是不存在且永遠(yuǎn)不會(huì)存在的設(shè)備的設(shè)備密鑰。對(duì)于A彈性方案而言，存在類(lèi)似的解決方案。
[0012]如果設(shè)備組的成員想要發(fā)送消息至設(shè)備組中的所有其他設(shè)備，那么它具有相同的問(wèn)題。因此，除了設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰之外，每個(gè)設(shè)備也獲得設(shè)備組密鑰(參見(jiàn)圖1)。因此，為了將消息發(fā)送至設(shè)備組的所有成員，廣播者將使用設(shè)備組密鑰。
[0013]上面描述的廣播加密方案依賴(lài)于中心機(jī)構(gòu)分配每個(gè)設(shè)備所需的密鑰并且管理組的成員關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]有利的是，本文的某些實(shí)施例提供了一種這樣的方案，其中不需要這樣的中心機(jī)構(gòu)，并且組設(shè)備本身可以管理設(shè)備組設(shè)立和管理，并且進(jìn)一步管理每個(gè)設(shè)備所需的密鑰。
[0015]另外，本文的某些實(shí)施例提供了一種這樣的方案，其中設(shè)備組的任何成員可以安全地將消息發(fā)送至設(shè)備組的所有其他成員或者其任何子集，任何非尋址的成員或者任何局外者都不能對(duì)這些消息解密。
[0016]另一個(gè)有利的實(shí)施例提供了一種這樣的方案，通過(guò)該方案，不是設(shè)備組的成員的設(shè)備可以通過(guò)僅僅與設(shè)備組的一些成員(例如對(duì)于A彈性廣播加密方案而言，k+l個(gè)成員)通信而變成成員。
[0017]另外的有利的實(shí)施例提供了這樣的方案，通過(guò)這些方案，設(shè)備組的其他成員可以剝奪某設(shè)備的設(shè)備組成員關(guān)系。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種將新設(shè)備添加到設(shè)備組的方法，該設(shè)備組包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的其他設(shè)備的設(shè)備密鑰，該方法包括:建立新設(shè)備與設(shè)備組中的第一設(shè)備之間的安全連接；由設(shè)備組中的第一設(shè)備經(jīng)由該安全連接將設(shè)備組密鑰和設(shè)備組中的其他設(shè)備的設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備；由設(shè)備組中的其他設(shè)備之一將設(shè)備組中的第一設(shè)備的設(shè)備密鑰分配給新設(shè)備；由設(shè)備組中的設(shè)備之一生成新設(shè)備的設(shè)備密鑰并且將新設(shè)備的設(shè)備密鑰分配給除了新設(shè)備之外的設(shè)備組中的所有其他設(shè)備。
[0019]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種從設(shè)備組中移除設(shè)備的方法，該設(shè)備組包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的其他設(shè)備的設(shè)備密鑰，該方法包括:由設(shè)備組中留下的第一設(shè)備生成和分配用于設(shè)備組中留下的每一個(gè)其他設(shè)備的新設(shè)備密鑰，使得每一個(gè)其他設(shè)備不接收它自身的新設(shè)備密鑰；由設(shè)備組中留下的其他設(shè)備之一生成設(shè)備組中留下的第一設(shè)備的新設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組中留下的所有其他設(shè)備；以及由設(shè)備組中留下的設(shè)備之一生成新設(shè)備組密鑰并且分配給設(shè)備組中留下的所有其他設(shè)備。
[0020]通常，本發(fā)明的各個(gè)不同的方面可以以本發(fā)明范圍內(nèi)的可能的任何方式進(jìn)行組合和耦合。在說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處的權(quán)利要求書(shū)中具體地指出且清楚地要求保護(hù)被看作本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述將是清楚明白的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1示出了具有設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有的密鑰的表格。
[0022]圖2示出了在新設(shè)備加入舊設(shè)備組之后形成的新設(shè)備組的圖示。
[0023]圖3示出了當(dāng)設(shè)備加入設(shè)備組時(shí)設(shè)備密鑰管理的流程圖。
[0024]圖4示出了在設(shè)備離開(kāi)其舊設(shè)備組之后形成的新設(shè)備組的圖示。
[0025]圖5示出了當(dāng)設(shè)備離開(kāi)設(shè)備組時(shí)設(shè)備密鑰管理的流程圖。
[0026]圖6示出了當(dāng)設(shè)備在A彈性方案下加入設(shè)備組時(shí)設(shè)備密鑰管理的流程圖。
[0027]圖7示出了當(dāng)設(shè)備在A彈性方案下離開(kāi)設(shè)備組時(shí)設(shè)備密鑰管理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下對(duì)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的描述針對(duì)I彈性方案。
[0029]1.當(dāng)把設(shè)備添加到設(shè)備組時(shí)設(shè)備密鑰和設(shè)備組密鑰的建立
參照?qǐng)D2，舊設(shè)備組210包括成員設(shè)備:設(shè)備_1 211、設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、……、設(shè)備_N 21N。當(dāng)新設(shè)備設(shè)備_N+1 221加入設(shè)備組時(shí)，形成新設(shè)備組220。為了清楚起見(jiàn)，N個(gè)設(shè)備的原始組標(biāo)記為舊設(shè)備組210，并且擴(kuò)展的組標(biāo)記為新設(shè)備組220。應(yīng)當(dāng)理解的是，設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備至少包括用于與其他設(shè)備通信的網(wǎng)絡(luò)接口以及具有硬件和軟件部件的處理單元，這些部件如下面所概述的用于執(zhí)行對(duì)于消息的加密、解密以及處理。
[0030]如圖2中所示，舊設(shè)備組210中存在多個(gè)設(shè)備設(shè)備_1 211、設(shè)備_2 212、設(shè)備_3
213、......、設(shè)備_N 21N。對(duì)于尺寸N>1的設(shè)備組的這種一般情況，如例如圖1的表100中
所示的，2…N個(gè)設(shè)備中的每一個(gè)擁有其他N-1個(gè)設(shè)備的設(shè)備密鑰和設(shè)備組密鑰，但是不擁有其自身的設(shè)備密鑰。
[0031]然而，與圖2中所示的其中舊設(shè)備組210由超過(guò)I個(gè)設(shè)備組成的開(kāi)始情況相比，當(dāng)舊設(shè)備組210由僅僅I個(gè)設(shè)備組成時(shí)，出現(xiàn)特殊情況。
[0032]對(duì)于N=l，即舊設(shè)備組210由一個(gè)設(shè)備組成的特殊情況，由于設(shè)備必須不知道其自身的設(shè)備密鑰并且由于沒(méi)有其他設(shè)備維持該設(shè)備自身的設(shè)備密鑰，因而在該特殊情況方案中沒(méi)有設(shè)備密鑰。在新設(shè)備設(shè)備_N+1 221加入該組之前，該單個(gè)設(shè)備優(yōu)選地生成隨機(jī)的設(shè)備組密鑰。在生成隨機(jī)的設(shè)備組密鑰之后，用于將設(shè)備設(shè)備_N+1 221添加到組的過(guò)程類(lèi)似于N>1的一般情況。因此，討論參照?qǐng)D3繼續(xù)。
[0033]圖3針對(duì)N>1的一般情況和N=I的特殊情況二者示出了將新設(shè)備添加到設(shè)備組的過(guò)程流。盡管功能框以特定的順序出現(xiàn)，但是并不要求以所示的特定順序執(zhí)行步驟。[0034]該實(shí)施例具有如圖3中所示的2個(gè)選項(xiàng)，
-在330中生成新設(shè)備組密鑰，以及
-在350中生成新設(shè)備密鑰。
[0035]如果應(yīng)用N=I的特殊情況，那么如上面所指出的生成新設(shè)備組密鑰。在N>1的情況下，如果要求新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221必須不能對(duì)先前在舊設(shè)備組210的成員之間交換的消息解密，那么新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221不得知舊密鑰，因此所有密鑰都需要重新生成，并且必須使用這兩個(gè)選項(xiàng)。
[0036]如果使用了這些選項(xiàng)中的至少一個(gè)，那么380中新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221的設(shè)備密鑰的分配不要求設(shè)立額外的安全通道。
[0037]在310中，建立設(shè)備_1 211與新設(shè)備設(shè)備_N+1 221之間的安全連接。該安全連接可以是例如使用近場(chǎng)通信(NFC)、使用藍(lán)牙的安全簡(jiǎn)單配對(duì)或者W1-Fi自組織或W1-Fi直接連接的W1-Fi保護(hù)設(shè)立的安全配對(duì)，或者任何其他適當(dāng)?shù)陌踩鋵?duì)。在一個(gè)實(shí)施例中，新設(shè)|_N+1 221與來(lái)自舊設(shè)備組210的設(shè)備_1 211 “安全配對(duì)”，其中“安全配對(duì)”在這里表示連接的設(shè)備被認(rèn)證為配對(duì)的，并且沒(méi)有其他設(shè)備可以對(duì)配對(duì)的設(shè)備之間交換的消息解密。
[0038]在320中，如果N=l，即特殊情況，或者要求新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221必須不能對(duì)先前在舊設(shè)備組210的成員之間交換的消息解密，那么移動(dòng)到330并且生成新設(shè)備組密鑰。
[0039]如上面對(duì)于其中N=l，即舊設(shè)備組210由一個(gè)設(shè)備組成的特殊情況所提到的，該單個(gè)設(shè)備優(yōu)選地生成隨機(jī)的設(shè)備組密鑰。
[0040]對(duì)于N>1，為了生成新設(shè)備組密鑰，設(shè)備_1 211、設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、……、設(shè)備_N 21N在舊設(shè)備組210的設(shè)備組密鑰上使用單向函數(shù)以便創(chuàng)建新設(shè)備組220的設(shè)備組密鑰。該特定單向函數(shù)必須已知`，而不必是個(gè)秘密。應(yīng)當(dāng)指出的是，不創(chuàng)建新設(shè)備組密鑰將意味著新設(shè)備221隨后可以對(duì)在步驟360中它的設(shè)備密鑰通過(guò)其分配給設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、……、設(shè)備_N 21N的消息解密，如果該消息利用舊設(shè)備組密鑰加密的話。
[0041]在340處，如果N>1并且要求新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221必須不能對(duì)先前在舊設(shè)備組210的成員之間交換的消息解密，那么移動(dòng)到350并且生成新設(shè)備密鑰。換言之，對(duì)舊設(shè)備組210的設(shè)備重定密鑰(re-key)。
[0042]在350處，設(shè)備_1 211、設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、......、設(shè)備_N 2 IN執(zhí)行它們擁
有的設(shè)備密鑰的重定密鑰動(dòng)作。重定密鑰動(dòng)作可以使用步驟330中使用的相同單向函數(shù)，或者不同的方法。350處的過(guò)程是可選的，這取決于特定的實(shí)現(xiàn)方式，例如是否要求新設(shè)備(設(shè)備_N+1) 221不能對(duì)先前在舊設(shè)備組210的成員之間交換的消息解密。
[0043]在360中，將除了設(shè)備_1 211的設(shè)備密鑰之外的密鑰分配給新設(shè)備。設(shè)備_1 211通過(guò)安全通道將新設(shè)備組220的設(shè)備組密鑰發(fā)送至新設(shè)備221。這對(duì)于N=I和N>1 二者均執(zhí)行。
[0044]對(duì)于N>1，設(shè)備_1 211通過(guò)私有安全通道將設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、......、設(shè)
|_N 21N的ID和(可能地重定密鑰的)設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備221。這對(duì)于N=I是不需要的。不是所有這些ID和設(shè)備密鑰都由設(shè)備_1 211通過(guò)私有安全通道發(fā)送。通過(guò)私有安全通道發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備密鑰的任意組合可以用來(lái)對(duì)剩余的設(shè)備密鑰加密以便通過(guò)另一個(gè)通道而不是私有安全通道將它們安全地發(fā)送至新設(shè)備221。這在通過(guò)私有安全通道發(fā)送信息昂貴的情況下可能是有利的。私有安全通道可以例如具有低比特率，或者它需要的加密可能花費(fèi)許多CPU時(shí)間。
[0045]在370中，將設(shè)備_1 211的設(shè)備密鑰分配給新設(shè)備221。
[0046]新設(shè)備221仍然必須得知設(shè)備_1 211的設(shè)備密鑰。然而，設(shè)備_1 211不能執(zhí)行該步驟，因?yàn)樗恢榔渥陨淼脑O(shè)備密鑰。
[0047]在N=I的情況下，新設(shè)備221簡(jiǎn)單地生成隨機(jī)數(shù)，并且使用它作為設(shè)備_1 211的設(shè)備密鑰而開(kāi)始。
[0048]對(duì)于N>1，新設(shè)備221形成到任何其他設(shè)備(設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、……、設(shè)備_N 21N)的安全連接，但是不使用它迄今得知的密鑰，因?yàn)樵撔逻B接必須使得設(shè)備_1 211不能對(duì)消息解密以便獲得其自身的密鑰。該安全連接可以是與新設(shè)備221在310中用于其與設(shè)備_1 211的第一安全連接的類(lèi)型相同的類(lèi)型。
[0049]新設(shè)備221現(xiàn)在與其安全地通信的設(shè)備將設(shè)備_1 211的(可能地重定密鑰的)設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備221。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)需要設(shè)備認(rèn)證以便確保是新設(shè)備221在與任何其他設(shè)備形成安全連接而不是設(shè)備_1 211，以確保設(shè)備_1 211沒(méi)有獲得其自身的密鑰?？梢允褂萌魏握J(rèn)證方法。
[0050]新設(shè)備221可以通過(guò)它與設(shè)備_1 211設(shè)立的安全通道接近任何所述設(shè)備(設(shè)備_2212、設(shè)備_3 213、……、設(shè)備_N 21N)以便索要設(shè)備_1 211的設(shè)備密鑰。通過(guò)該通道，新
設(shè)備221可以與任何所述設(shè)備(設(shè)備_2 212、設(shè)備_3 213、......、設(shè)備_N 21N)設(shè)立安全通
道。然而，該方法需要附加的認(rèn)證以便區(qū)分是新設(shè)備221在設(shè)立該新安全通道而不是設(shè)備_1 211。`
[0051]在380中，生成和分配新設(shè)備221的設(shè)備密鑰。
[0052]舊設(shè)備組中的任何一個(gè)設(shè)備都可以執(zhí)行該功能。不失一般性，假設(shè)設(shè)備_1 211執(zhí)行該步驟，設(shè)備_1 211生成將成為新設(shè)備221的設(shè)備密鑰的隨機(jī)數(shù)。設(shè)備_1 211將關(guān)于新設(shè)備221的信息(例如ID、名稱(chēng)等等)與新設(shè)備的設(shè)備密鑰一起發(fā)送至舊設(shè)備組210的所有成員(對(duì)于N=I是不需要的)。這意味著除了新設(shè)備221本身之外的新設(shè)備組220的所有設(shè)備都擁有新設(shè)備221的密鑰。
[0053]為了傳輸該信息，設(shè)備_1 211優(yōu)選地加密該信息以便新設(shè)備221不得知其自身的密鑰。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備_1 211用于對(duì)該傳輸加密的密鑰是舊設(shè)備組210的設(shè)備組密鑰。在這種情況下，必須在320中生成新設(shè)備組密鑰。如果在圖3的330中對(duì)設(shè)備密鑰重定密鑰，那么舊設(shè)備組210的設(shè)備密鑰也可以用于對(duì)該傳輸加密。在后一情況下，傳輸被發(fā)送至舊設(shè)備組210的至少兩個(gè)子組，因?yàn)樵O(shè)備_1 211需要它沒(méi)有的其自身的設(shè)備密鑰以便在一個(gè)傳輸中將加密的消息發(fā)送至設(shè)備2…N。
[0054]如果不采取可選的動(dòng)作320和330，因而設(shè)備組密鑰和設(shè)備密鑰中沒(méi)有任何一個(gè)被重新生成，那么設(shè)備_1 211需要設(shè)立其他的安全方式以便將新設(shè)備(設(shè)備_N+1)221的設(shè)備密鑰傳送至舊設(shè)備組210中的其他設(shè)備。
[0055]應(yīng)當(dāng)指出的是，在如上面所描述的330和350中，重定密鑰使用了單向函數(shù)。這具有不必分配新密鑰的優(yōu)點(diǎn)。然而，也可能的是，新密鑰(設(shè)備組密鑰和/或設(shè)備密鑰)被隨機(jī)地生成并且使用舊密鑰在舊設(shè)備組210的設(shè)備上安全地分配。下面的520和530中使用了一種隨機(jī)地生成新密鑰并且在舊設(shè)備組210的設(shè)備上安全地分配它們的類(lèi)似方式。
[0056]2.當(dāng)從設(shè)備組中移除設(shè)備時(shí)設(shè)備密鑰和設(shè)備組密鑰的建立參照?qǐng)D4,不出了 N>1的N個(gè)設(shè)備(設(shè)備_1 411、設(shè)備_2 412、設(shè)備_3 413、......、設(shè)備
_N 41N)的設(shè)備組410，其中要將設(shè)備_N從舊設(shè)備組中移除。舊設(shè)備組410中留下的設(shè)備形成新設(shè)備組420。為什么要移除設(shè)備的實(shí)例包括設(shè)備損壞了、出售了或者放棄了等等。
[0057]圖5示出了從設(shè)備組中移除設(shè)備的高層次過(guò)程流。盡管功能框以特定的順序出現(xiàn)，但是并不要求以所示的特定順序執(zhí)行步驟。
[0058]留下的設(shè)備中的任何一個(gè)都可以用于發(fā)起該過(guò)程。不失一般性，假設(shè)使用設(shè)備_1
411。
[0059]在510中，生成和分配用于設(shè)備_2 412、設(shè)備_3 413、......、設(shè)備_N_1 41N-1的
新設(shè)備密鑰。
[0060]為了生成和分配新設(shè)備密鑰，設(shè)備_1 411隨機(jī)地生成用于設(shè)備_2 412、設(shè)備_3413、……、設(shè)備_N-1 41N-1的新設(shè)備密鑰。應(yīng)當(dāng)指出的是，新密鑰必須不使用已知的單向函數(shù)生成，因?yàn)橐瞥脑O(shè)備_N也可以以相同的方式生成這些新密鑰。設(shè)備_1 411以這樣的方式將新密鑰發(fā)送至設(shè)備_2 412、設(shè)備_3 413、……、設(shè)備_N_1 41N-1，使得設(shè)備_2
412、設(shè)備_3413、……、設(shè)備_N-1 41N-1中的每一個(gè)不接收其自身的新設(shè)備密鑰。這些新設(shè)備密鑰在發(fā)送之前通過(guò)使用要移除的設(shè)備_N 41N的設(shè)備密鑰加密，因?yàn)樵撛O(shè)備并沒(méi)有其自身的密鑰。
[0061]在520中，生成和分配設(shè)備_1 411的新設(shè)備密鑰。
[0062]為了生成和分配設(shè)備_1 411的新設(shè)備密鑰，新設(shè)備組420中留下的其他設(shè)備中的任何一個(gè)(設(shè)備_2 412、設(shè)備 _3 413、……、設(shè)備_N_1 41N-1)隨機(jī)地生成設(shè)備_1 411的新設(shè)備密鑰。該設(shè)備使用設(shè)備_1 411和設(shè)備_N 41N的舊設(shè)備密鑰將該新設(shè)備密鑰發(fā)送至其他設(shè)備，使得設(shè)備_1 411并不了解其自身的設(shè)備密鑰，并且移除的設(shè)備設(shè)|_N 41N也不了解設(shè)備_1 411的新設(shè)備密鑰。
[0063]在530中，生成和分配新設(shè)備組密鑰。
[0064]為了生成和分配新設(shè)備組密鑰，任何一個(gè)留下的設(shè)備都可以用于執(zhí)行該動(dòng)作。不失一般性，假設(shè)設(shè)備_1 411執(zhí)行該動(dòng)作，設(shè)備_1 411隨機(jī)地生成新設(shè)備組密鑰，并且使用要移除的設(shè)備_N 41N的設(shè)備密鑰將新設(shè)備組密鑰發(fā)送至設(shè)備_2 412、設(shè)備_3 413、……、設(shè)備_N_1 41N-1。如上面已經(jīng)指出的，設(shè)備_1 411并不生成新設(shè)備組密鑰，因?yàn)橐瞥脑O(shè)備也可以以相同的方式生成新設(shè)備組密鑰。
[0065]一種可替換的方法是使用于所有未來(lái)通信的密鑰基于至少要移除的設(shè)備的密鑰。因此，用于未來(lái)通信的密鑰將至少包括要移除的任何設(shè)備的密鑰?？商鎿Q地，僅僅可以利用最后移除的設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到基于移除的設(shè)備生成密鑰的若干變型。
[0066]在上面的實(shí)施例中，設(shè)備創(chuàng)建用于加密消息的密鑰。然而，相同的方法可以用于生成用于認(rèn)證消息的密鑰。相同的方法也可以用于生成從中導(dǎo)出加密密鑰和/或認(rèn)證或其他密鑰的所謂的密鑰材料。
[0067]K 彈件
上面實(shí)施例中描述的方法也可以應(yīng)用于A彈性方案。對(duì)于A彈性方案而言，添加成員涉及設(shè)立與左+1個(gè)設(shè)備的安全連接，以便接收關(guān)于組秘密的足夠信息。在設(shè)立安全連接和通信中，原始設(shè)備組設(shè)備中的每一個(gè)確保它正在與新設(shè)備通信，而不是與已經(jīng)是組的成員的設(shè)備通信，因?yàn)槟菢拥脑捊M的該成員將有權(quán)訪問(wèn)所有秘密。因此，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，包括了設(shè)備認(rèn)證。
[0068]當(dāng)移除成員時(shí)，A個(gè)設(shè)備生成新組秘密并且使用適當(dāng)?shù)呐f設(shè)備組密鑰將此發(fā)送至N-^-1個(gè)其他設(shè)備。
[0069]圖6示出了在A彈性方案下將設(shè)備添加到設(shè)備組的高層次過(guò)程流。在這樣的方案下，設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有密鑰材料，它可以利用該密鑰對(duì)給整個(gè)設(shè)備組或者給設(shè)備組的任何子集的消息加密，使得只有尋址的設(shè)備可以對(duì)這些消息解密。
[0070]在這種情況下，設(shè)備組中具有至多A-1個(gè)成員的子集利用新設(shè)備擴(kuò)展為至多k個(gè)成員設(shè)備的擴(kuò)展子集。
[0071]在610中，在新設(shè)備與設(shè)備組中的左+1個(gè)設(shè)備之間建立左+1個(gè)安全連接。
[0072]在620中，設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備利用單向函數(shù)對(duì)密鑰材料重定密鑰。
[0073]在630中，所述左+1個(gè)設(shè)備經(jīng)由所述左+1個(gè)安全連接將重定密鑰的材料發(fā)送至新設(shè)備。
[0074]在640中，組中的A個(gè)設(shè)備——對(duì)于設(shè)備組中具有至多A-1個(gè)成員并且不包括生成設(shè)備本身的利用新設(shè)備擴(kuò)展的所有子集，因而對(duì)于至多A個(gè)成員設(shè)備的子集一生成每子集的新密鑰材料以便加密消息，這些消息可以由設(shè)備組的該子集中的所有設(shè)備以及由新設(shè)備解密。這A個(gè)設(shè)備將每子集的密鑰材料分配給設(shè)備組中不是設(shè)備組的擴(kuò)展子集的部分的所有設(shè)備。
[0075]當(dāng)在A彈性方案下從設(shè)備組中移除設(shè)備時(shí)，設(shè)備組中的剩余設(shè)備中的左+1個(gè)——對(duì)于設(shè)備組的具有至多A個(gè)成員并且不包括生成設(shè)備本身，也不包括要從設(shè)備組中移除的設(shè)備的所有子集一一生成每子集的新密鑰材料以便加密可以由設(shè)備組的該子集中的所有設(shè)備解密的消息，并且將每子集的密鑰材料分配給設(shè)備組中不是設(shè)備組的該子集的部分的所有設(shè)備。圖7示出了移除設(shè)備的步驟710。
[0076]下面將針對(duì)左=2且第五設(shè)備被添加并且后來(lái)從4個(gè)設(shè)備的組中移除的特殊情況進(jìn)一步闡明A彈性方案。2彈性方案意味著，任何單個(gè)非尋址的設(shè)備的信息以及任何兩個(gè)非尋址的設(shè)備的組合信息就足以計(jì)算用來(lái)加密給尋址的設(shè)備的消息的密鑰。
[0077]添加設(shè)各(左=2)
在開(kāi)始情形中，存在4個(gè)設(shè)備Dl、D2、D3和D4。這些設(shè)備中的每一個(gè)具有用于I和2個(gè)設(shè)備的所有子集的密鑰，該設(shè)備不是所述子集的成員。對(duì)于每個(gè)設(shè)備具有的密鑰，參見(jiàn)表
【權(quán)利要求】
1.一種將新設(shè)備(221)添加到設(shè)備組(210)的方法，該設(shè)備組(210，220)包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰，該方法包括: 建立新設(shè)備(221)與設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)之間的安全連接； 由設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)將設(shè)備組密鑰和設(shè)備組(210)中的所有其他設(shè)備(212,213,…，21N)的設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備(221)； 由設(shè)備組(210)中的其他設(shè)備(212，213，…，21N)之一將設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)的設(shè)備密鑰分配給新設(shè)備(221);以及 由設(shè)備組(210)中的設(shè)備(211，212，213，…，21N)之一生成新設(shè)備(221)的設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組(210)中的所有其他設(shè)備(211，212，213，…，21N)。
2.依照權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括由設(shè)備組中的所有設(shè)備生成新設(shè)備組密鑰。
3.依照權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備，對(duì)每個(gè)設(shè)備擁有的所有設(shè)備密鑰重定密鑰。
4.依照權(quán)利要求2的方法，其中所述生成新設(shè)備組密鑰通過(guò)對(duì)設(shè)備組密鑰執(zhí)行單向函數(shù)。
5.依照權(quán)利要求3的方法， 其中所述對(duì)每個(gè)設(shè)備擁有的所有設(shè)備密鑰重定密鑰通過(guò)對(duì)設(shè)備密鑰執(zhí)行單向函數(shù)。
6.一種從設(shè)備組(410)中移除設(shè)備(41N)的方法，該設(shè)備組(410，420)包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰，該方法包括: 由設(shè)備組(420)中留下的第一設(shè)備(411)生成和分配用于設(shè)備組(420)中留下的每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)的新設(shè)備密鑰，使得每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)不接收它自身的新設(shè)備密鑰； 由設(shè)備組(420)中留下的其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)之一生成設(shè)備組(420)中留下的第一設(shè)備(411)的新設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組(420)中留下的所有其他設(shè)備(412，413，...，41N-1);以及 由設(shè)備組(420)中留下的設(shè)備(411，412，413，…，41N-1)之一生成新設(shè)備組密鑰并且分配給設(shè)備組(420)中留下的所有其他設(shè)備(411，412，413，...，41N_1)。
7.依照權(quán)利要求6的方法，其中隨機(jī)地生成設(shè)備組中留下的每個(gè)設(shè)備的新設(shè)備密鑰。
8.依照權(quán)利要求6的方法，其中隨機(jī)地生成新設(shè)備組密鑰。
9.依照權(quán)利要求6的方法，其中設(shè)備組中留下的第一設(shè)備(411)的新設(shè)備密鑰在利用設(shè)備組中留下的第一設(shè)備(411)的舊設(shè)備密鑰以及從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
10.依照權(quán)利要求6的方法，其中用于設(shè)備組中留下的每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)的新設(shè)備密鑰中的每一個(gè)在利用從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰并且利用所述舊設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
11.依照權(quán)利要求6的方法，其中新設(shè)備組密鑰在利用從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
12.—種管理設(shè)備組的成員關(guān)系的方法，該設(shè)備組包括多個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有用于加密消息的設(shè)備組密鑰和除了其自身的設(shè)備密鑰之外的設(shè)備組中的所有其他設(shè)備的設(shè)備密鑰，該方法包括: 在將新設(shè)備(221)添加到設(shè)備組(210)的情況下: 建立新設(shè)備(221)與設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)之間的安全連接； 由設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)將設(shè)備組密鑰和設(shè)備組(210)中的所有其他設(shè)備(212,213,…，21N)的設(shè)備密鑰發(fā)送至新設(shè)備(221)； 由設(shè)備組(210)中的其他設(shè)備(212，213，…，21N)之一將設(shè)備組(210)中的第一設(shè)備(211)的設(shè)備密鑰分配給新設(shè)備(221);以及 由設(shè)備組(210)中的設(shè)備(211，212，213，…，21N)之一生成新設(shè)備(221)的設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組(210)中的所有其他設(shè)備(211，212，213，…，21N)； 在從設(shè)備組(410)中移除設(shè)備(41N)的情況下: 由設(shè)備組(420)中留下的第一設(shè)備(411)生成和分配用于設(shè)備組(420)中留下的每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)的新設(shè)備密鑰，使得每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)不接收它自身的新設(shè)備密鑰； 由設(shè)備組(420)中留下的其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)之一生成設(shè)備組(420)中留下的第一設(shè)備(411)的新設(shè)備密鑰并且分配給設(shè)備組(420)中留下的所有其他設(shè)備(412，413，...，41N-1);以及 由設(shè)備組(420)中留下的設(shè)備(411，412，413，…，41N-1)之一生成新設(shè)備組密鑰并且分配給設(shè)備組(420)中留下的所有其他設(shè)備(411，412，413，...，41N_1)。
13. 依照權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括: 在將新設(shè)備添加到設(shè)備組的情況下:由設(shè)備組中的所有設(shè)備通過(guò)對(duì)設(shè)備組密鑰執(zhí)行單向函數(shù)而生成新設(shè)備組密鑰；以及 在從設(shè)備組中移除設(shè)備的情況下:隨機(jī)地生成新設(shè)備組密鑰。
14.依照權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括: 在將新設(shè)備添加到設(shè)備組的情況下:對(duì)于設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備，對(duì)每個(gè)設(shè)備擁有的所有設(shè)備密鑰重定密鑰， 在從設(shè)備組中移除設(shè)備的情況下:隨機(jī)地生成新設(shè)備密鑰。
15.依照權(quán)利要求12的方法，其中: 在從設(shè)備組中移除設(shè)備的情況下:設(shè)備組中留下的第一設(shè)備(411)的新設(shè)備密鑰在利用設(shè)備組中留下的第一設(shè)備(411)的(舊)設(shè)備密鑰以及從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
16.依照權(quán)利要求12的方法，其中: 在從設(shè)備組中移除設(shè)備的情況下:用于設(shè)備組中留下的每一個(gè)其他設(shè)備(412，413，…，41N-1)的新設(shè)備密鑰中的每一個(gè)在利用從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰并且利用所述舊設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
17.依照權(quán)利要求12的方法，其中: 在從設(shè)備組中移除設(shè) 備的情況下:新設(shè)備組密鑰在利用從設(shè)備組中移除的設(shè)備(41N)的設(shè)備密鑰加密之后進(jìn)行分配。
18.—種管理設(shè)備組的成員關(guān)系的方法，該設(shè)備組包括/7 (/7>1)個(gè)設(shè)備，其中設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備擁有密鑰材料，它可以利用該密鑰材料加密給整個(gè)設(shè)備組或者給設(shè)備組的任何子集的消息，使得在A彈性方案U>1)下只有尋址的設(shè)備可以對(duì)這些消息解密，該方法包括: 在將新設(shè)備添加到設(shè)備組的情況下: 在新設(shè)備與設(shè)備組中的左+1個(gè)設(shè)備之間建立左+1個(gè)安全連接； 由設(shè)備組中的所述左+1個(gè)設(shè)備將密鑰材料發(fā)送至新設(shè)備；以及 由設(shè)備組中的A個(gè)設(shè)備，對(duì)于設(shè)備組的具有至多A-1個(gè)成員并且不包括生成設(shè)備本身的利用所述新設(shè)備擴(kuò)展的所有子集，對(duì)于至多k個(gè)成員設(shè)備的子集，生成每子集的新密鑰材料以便加密可以由設(shè)備組的所述子集中的所有設(shè)備以及由新設(shè)備解密的消息，并且將所述每子集的密鑰材料分配給設(shè)備組中不是設(shè)備組的所述擴(kuò)展子集的部分的所有設(shè)備；并且 在從設(shè)備組中移除設(shè)備的情況下: 由設(shè)備組中留下的左+1個(gè)設(shè)備，對(duì)于設(shè)備組的具有至多k個(gè)成員并且不包括生成設(shè)備 本身也不包括要從設(shè)備組中移除的設(shè)備的所有子集，生成每子集的新密鑰材料以便加密可以由設(shè)備組的所述子集中的所有設(shè)備解密的消息，并且將所述每子集的密鑰材料分配給設(shè)備組中不是設(shè)備組的所述子集的部分的所有設(shè)備。
19.依照權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括在將新設(shè)備添加到設(shè)備組的情況下:設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備利用單向函數(shù)對(duì)所述密鑰材料重定密鑰。
【文檔編號(hào)】H04L9/08GK103797750SQ201280045756
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月20日
【發(fā)明者】J.A.C.伯恩森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司