本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及口令驗(yàn)證用戶身份，是一種基于服務(wù)器與便攜移動(dòng)設(shè)備之間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法。在有便攜式移動(dòng)設(shè)備參與的情況下，用戶個(gè)人電腦端和服務(wù)器端使用單一口令進(jìn)行安全認(rèn)證。此方法可應(yīng)用于任何在線認(rèn)證服務(wù)中。

背景技術(shù)：

一般而言，用戶若想訪問一個(gè)在線服務(wù)，需要使用自己預(yù)先設(shè)置的口令與服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后才能訪問該在線服務(wù)。而在現(xiàn)有的三方身份認(rèn)證方法中，用戶常常會(huì)借助一個(gè)輔助設(shè)備，如手機(jī)與服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證。通常情況下，用戶將自己用于認(rèn)證的信息，如認(rèn)證信息為密鑰時(shí)，用口令將其加密形成密文后，將密文存儲(chǔ)在手機(jī)端；當(dāng)需要登錄服務(wù)器時(shí)，用戶取出存儲(chǔ)在手機(jī)端的密文，解密此密文后，用得到的認(rèn)證密鑰與服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證。用戶在設(shè)置口令時(shí)，往往會(huì)選擇簡單易記的，即為弱口令；而弱口令如果遭遇釣魚攻擊、蜜罐攻擊或在線字典攻擊等，則對(duì)手就極有可能猜到口令，從而偽裝成用戶得到認(rèn)證密鑰。此外，認(rèn)證信息用口令簡單加密后存儲(chǔ)在手機(jī)端，若手機(jī)丟失，易被對(duì)手離線暴力破解從而得到認(rèn)證密鑰。

更糟糕的是，當(dāng)用戶和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行認(rèn)證的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)頻繁地重復(fù)使用他們的口令，平均每三個(gè)不同在線服務(wù)使用同一口令。當(dāng)?shù)卿洉r(shí)，用戶會(huì)忘記具體是哪一個(gè)口令，所以會(huì)反復(fù)試驗(yàn)，這就意味著惡意的在線服務(wù)不僅會(huì)得到該服務(wù)器的口令，還會(huì)得到其他服務(wù)器的口令。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決已有單一口令三方身份認(rèn)證中面臨的安全問題，提出一種服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法。

本發(fā)明是一種服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法，其中的移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)、iPad等，以手機(jī)作為移動(dòng)設(shè)備為例，認(rèn)證過程涉及到PC端、服務(wù)器端和手機(jī)端，其特征在于，用戶用于認(rèn)證的信息存儲(chǔ)于服務(wù)器端和手機(jī)端，PC端并未存儲(chǔ)用戶任何認(rèn)證信息和私密信息，認(rèn)證過程包括以下步驟：

1)注冊階段：

1a)用戶在PC端輸入注冊信息，包括用戶名和口令p；同時(shí)，PC端隨機(jī)產(chǎn)生認(rèn)證密鑰K，其中口令和認(rèn)證秘鑰共同構(gòu)成認(rèn)證信息；

1b)PC端經(jīng)過編碼計(jì)算，再對(duì)口令和認(rèn)證秘鑰分別進(jìn)行隨機(jī)串選擇和相除計(jì)算，將口令和認(rèn)證密鑰分別隨機(jī)的變?yōu)閮刹糠?，其中針?duì)口令所選擇的隨機(jī)串稱為口令注冊第一子串，口令和口令注冊第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的口令的另一部分稱為口令注冊第二子串，因?yàn)榭诹钭缘谝蛔哟请S機(jī)選擇的，口令注冊第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此可以被認(rèn)為是隨機(jī)串；針對(duì)認(rèn)證秘鑰所選擇的隨機(jī)串稱為認(rèn)證秘鑰第一子串，認(rèn)證秘鑰和認(rèn)證秘鑰第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的認(rèn)證秘鑰的另一部分稱為認(rèn)證秘鑰第二子串，因?yàn)檎J(rèn)證秘鑰第一子串是隨機(jī)選擇的，認(rèn)證秘鑰第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此也可以被認(rèn)為是隨機(jī)串；將彼此獨(dú)立的口令注冊第一子串和認(rèn)證秘鑰第一子串共同作為部分認(rèn)證信息，對(duì)其進(jìn)行加密產(chǎn)生注冊密文F后，連同認(rèn)證密鑰K以及用戶名發(fā)給服務(wù)器端；口令注冊第二子串和認(rèn)證秘鑰第二子串共同構(gòu)成另一部分認(rèn)證信息，將另一部分認(rèn)證信息直接輸入并存儲(chǔ)于手機(jī)端；

1c)服務(wù)器端將收到的認(rèn)證密鑰K和注冊密文F與用戶名進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，完成用戶在服務(wù)器的注冊；

2)登錄階段：即用戶想要獲得某在線服務(wù)器的服務(wù)時(shí)，需要與服務(wù)器進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過后，用戶方可獲得服務(wù)；

2a)用戶登陸服務(wù)器時(shí)，用戶在PC端輸入用戶名和口令；此時(shí)的口令可能正確，也可能不正確，若正確，即和注冊階段的口令一致，若不正確，即和注冊階段的口令不一致，因此，將此時(shí)輸入的口令記為p’；

2b)PC端將口令隨機(jī)變?yōu)閮刹糠?，此時(shí)選擇的隨機(jī)串稱為口令登陸第一子串，口令和口令登陸第一子串相除計(jì)算出的另一部分稱為口令登陸第二子串，因?yàn)榭诹畹卿浀谝蛔哟请S機(jī)選擇的，口令登錄第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此可以被認(rèn)為是隨機(jī)串；將口令登陸第一子串加密后得到登錄密文F’，并將該登錄密文F’發(fā)給服務(wù)器端，而將口令登陸第二子串輸入手機(jī)端；

2c)服務(wù)器端對(duì)2b)步驟的登陸密文F’解密后得到口令登陸第一子串，對(duì)1c)的注冊密文F解密后可得到口令注冊第一子串和認(rèn)證秘鑰第一子串，將口令注冊第一子串和口令登陸第一子串這兩個(gè)子串進(jìn)行計(jì)算、加密，形成部分核對(duì)口令密文E₁，然后將該部分核對(duì)口令密文E₁發(fā)送給手機(jī)端；

2d)手機(jī)端先對(duì)已存儲(chǔ)的口令注冊第二子串和口令登陸第二子串進(jìn)行計(jì)算、加密，形成另一部分核對(duì)口令密文E₂，將其與2c)步驟中得到的部分核對(duì)口令密文E₁進(jìn)行合并，計(jì)算出完整核對(duì)口令密文E并發(fā)送給服務(wù)器端；

2e)服務(wù)器端解密2d)步驟產(chǎn)生的完整核對(duì)口令密文E，驗(yàn)證口令是否正確；若正確，服務(wù)器端生成認(rèn)證隨機(jī)數(shù)，然后對(duì)已存儲(chǔ)的認(rèn)證密鑰第一子串進(jìn)行加密產(chǎn)生密鑰子串密文后，將此密鑰子串密文和認(rèn)證隨機(jī)數(shù)發(fā)給PC端，口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)用于最終的身份認(rèn)證；

2f)PC端解密2e)步驟的密鑰子串密文得到認(rèn)證密鑰第一子串，然后從手機(jī)端取得認(rèn)證密鑰第二子串，經(jīng)除計(jì)算的反運(yùn)算恢復(fù)出認(rèn)證密鑰；

2g)PC端將認(rèn)證密鑰和認(rèn)證隨機(jī)數(shù)作為密碼學(xué)雜湊函數(shù)的輸入，將此函數(shù)的輸出結(jié)果即最終的認(rèn)證密文發(fā)送給服務(wù)器端；

2h)服務(wù)器端利用注冊階段得到的認(rèn)證密鑰對(duì)最終認(rèn)證密文進(jìn)行解密，解密得到的結(jié)果與認(rèn)證隨機(jī)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若結(jié)果與認(rèn)證隨機(jī)數(shù)不一致，則不允許通過登錄，否則，若結(jié)果與認(rèn)證隨機(jī)數(shù)一致，則允許通過登錄，如果登陸成功，則獲得對(duì)用戶的單向身份認(rèn)證結(jié)果，進(jìn)而獲得所需服務(wù)，完成服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證。

到目前為止，還沒有一種認(rèn)證方法可以實(shí)現(xiàn)在有便攜式移動(dòng)設(shè)備參與的情況下，僅使用單一口令就可以和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行安全認(rèn)證。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明中PC端并未存儲(chǔ)用戶任何認(rèn)證信息或私密信息，可防止PC端密文被暴力破解；手機(jī)端和服務(wù)器端共享用戶用于認(rèn)證的秘密信息(口令和認(rèn)證密鑰)，不論手機(jī)端或服務(wù)器端中任何一方遭受攻擊，都不會(huì)影響信息的安全；

2)本發(fā)明中即使用戶的口令被攻擊者獲得，也不會(huì)影響信息的安全，因?yàn)閱为?dú)的口令無法完成認(rèn)證，還需要手機(jī)的輔助；且完全無需擔(dān)心傳輸信道的安全性，因?yàn)閷?duì)認(rèn)證密鑰進(jìn)行了編碼映射、隨機(jī)取串以及混淆擴(kuò)散等操作，使得認(rèn)證密鑰的分布更加均勻，隨機(jī)性更好；

3)本發(fā)明中用戶僅需記住一個(gè)口令就可以和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行安全認(rèn)證，減輕了用戶記憶的負(fù)擔(dān)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總流程框圖；

圖2為本發(fā)明的用戶注冊階段三方的信息交互過程圖；

圖3為本發(fā)明的用戶登錄階段三方的信息交互過程圖；

圖4為本發(fā)明在用戶口令長度不同時(shí)，注冊階段耗費(fèi)的時(shí)間對(duì)比圖；

圖5為本發(fā)明在用戶口令長度不同時(shí)，登錄階段耗費(fèi)的時(shí)間對(duì)比圖；

圖6為本發(fā)明在用戶口令復(fù)雜度不同時(shí)，注冊階段耗費(fèi)的時(shí)間對(duì)比圖；

圖7為本發(fā)明在用戶口令復(fù)雜度不同時(shí)，登錄階段耗費(fèi)的時(shí)間對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和普及，人們常常需要使用各種各樣的在線服務(wù)和應(yīng)用。這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用盡管給人們的生活提供了便利；但是其也常常與人們的私密信息如口令、銀行賬戶等直接相關(guān)。因此，如何更安全地保護(hù)用戶的私密信息成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域急需解決的一個(gè)問題。本發(fā)明正是在這個(gè)領(lǐng)域做出的探索和創(chuàng)新。

本發(fā)明提供了一種服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法，其中的移動(dòng)設(shè)備為手機(jī)、iPad等。認(rèn)證過程涉及到PC端、服務(wù)器端和移動(dòng)設(shè)備端，本例中移動(dòng)設(shè)備為手機(jī)，因此移動(dòng)設(shè)備端直接稱為手機(jī)端，針對(duì)其他種類的移動(dòng)設(shè)備，操作原理及步驟均相同。參見圖1，用戶用于認(rèn)證的信息存儲(chǔ)于服務(wù)器端和手機(jī)端，PC端并未存儲(chǔ)用戶任何認(rèn)證信息和私密信息，認(rèn)證過程包括注冊階段和登錄階段，具體步驟如下：

1)注冊階段：即用戶想要使用某在線服務(wù)時(shí)，需要先加入該系統(tǒng)，即在該服務(wù)器上存儲(chǔ)一些簡單但可標(biāo)識(shí)身份的用戶信息，其中這些用戶信息包括用戶名和口令。用戶名是唯一的，是用來標(biāo)識(shí)用戶身份的，也是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中慣用的身份標(biāo)識(shí)符；口令是用戶自己預(yù)先設(shè)定的，是保證個(gè)人私密信息安全性的一道重要屏障，不同的用戶設(shè)置的口令也會(huì)不同，即長度、復(fù)雜度等都不盡相同。本發(fā)明的技術(shù)方案中，用戶僅需記住一個(gè)口令就可以和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行安全認(rèn)證，減輕了用戶記憶的負(fù)擔(dān)。

1a)用戶在PC端輸入注冊信息，包括用戶名和口令p；與此同時(shí)，PC端隨機(jī)產(chǎn)生認(rèn)證密鑰K，其中口令和認(rèn)證秘鑰共同構(gòu)成認(rèn)證信息，且口令和認(rèn)證秘鑰各自獨(dú)立。

1b)PC端經(jīng)過編碼計(jì)算，再對(duì)口令和認(rèn)證秘鑰分別進(jìn)行隨機(jī)串選擇和相除計(jì)算，將口令和認(rèn)證密鑰分別隨機(jī)的變?yōu)閮刹糠郑渲嗅槍?duì)口令選擇的隨機(jī)串稱為口令注冊第一子串，口令和口令注冊第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的口令的另一部分稱為口令注冊第二子串。因?yàn)榭诹钭缘谝蛔哟请S機(jī)選擇的，口令注冊第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此可以被認(rèn)為是隨機(jī)串。針對(duì)認(rèn)證秘鑰選擇一個(gè)隨機(jī)串稱為認(rèn)證秘鑰第一子串，認(rèn)證秘鑰和認(rèn)證秘鑰第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的認(rèn)證秘鑰的另一部分稱為認(rèn)證秘鑰第二子串。因?yàn)檎J(rèn)證秘鑰第一子串是隨機(jī)選擇的，認(rèn)證秘鑰第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此也可以被認(rèn)為是隨機(jī)串。將彼此獨(dú)立的口令注冊第一子串和認(rèn)證秘鑰第一子串共同作為部分認(rèn)證信息，并對(duì)此部分認(rèn)證信息進(jìn)行加密產(chǎn)生注冊密文F后，將注冊密文F連同認(rèn)證密鑰K以及用戶名發(fā)給服務(wù)器端?？诹钭缘诙哟驼J(rèn)證秘鑰第二子串共同作為另一部分認(rèn)證信息，將另一部分認(rèn)證信息直接輸入并存儲(chǔ)于手機(jī)端。

1c)服務(wù)器端將收到的認(rèn)證密鑰和注冊密文F與用戶名進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，完成用戶在服務(wù)器的注冊。

本發(fā)明在注冊階段產(chǎn)生的認(rèn)證秘鑰是隨機(jī)且一次性的，因此不同的服務(wù)器使用不同的認(rèn)證秘鑰，以此來保證在多個(gè)在線服務(wù)可以安全的注冊和登錄。同時(shí)，也保證了個(gè)人私密信息的安全性。本發(fā)明的注冊階段還將認(rèn)證信息變?yōu)閮刹糠?，并?duì)部分認(rèn)證信息完成了加密操作形成注冊密文，最終將注冊密文、認(rèn)證秘鑰和用戶名發(fā)給服務(wù)器并存儲(chǔ)，將另一部分認(rèn)證信息直接存儲(chǔ)于手機(jī)端。

2)登錄階段：即用戶想要獲得某在線服務(wù)器的個(gè)人私密信息或使用其某些服務(wù)時(shí)，需要與服務(wù)器進(jìn)行身份認(rèn)證，以證明該用戶已經(jīng)在該服務(wù)器上注冊過自己的信息。認(rèn)證通過后，用戶方可獲得服務(wù)。

2a)用戶登陸服務(wù)器時(shí)，用戶在PC端輸入用戶名和口令；考慮安全因素，此時(shí)的口令可能正確，也可能不正確，若正確，即和注冊階段的口令一致，若不正確，即和注冊階段的口令不一致，因此，將此時(shí)輸入的口令記為p’。

2b)PC端對(duì)口令p’進(jìn)行隨機(jī)串選擇和相除計(jì)算，將口令p’也隨機(jī)變?yōu)閮刹糠?，此時(shí)在群G中隨機(jī)選擇一個(gè)隨機(jī)串稱為口令登陸第一子串，口令和口令登陸第一子串相除計(jì)算出的另一部分稱為口令登陸第二子串，因?yàn)榭诹畹卿浀谝蛔哟请S機(jī)選擇的，口令登錄第二子串是對(duì)其進(jìn)行計(jì)算而得到的，因此口令登錄第二子串也可以被認(rèn)為是隨機(jī)串。將口令登陸第一子串加密后得到登錄密文F’，并將該登錄密文F’發(fā)給服務(wù)器端，而將口令登陸第二子串輸入手機(jī)端。將口令登陸第一子串加密產(chǎn)生登陸密文，也可以簡述為加密產(chǎn)生登陸密文。

2c)服務(wù)器端對(duì)2b)步驟的登陸密文F’解密后得到口令登陸第一子串，對(duì)1c)的注冊密文F解密后可得到口令注冊第一子串和認(rèn)證秘鑰第一子串，將口令注冊第一子串和口令登陸第一子串這兩個(gè)子串進(jìn)行計(jì)算、加密，形成部分核對(duì)口令密文E₁，然后將該部分核對(duì)口令密文E₁發(fā)送給手機(jī)端。

2d)手機(jī)端先對(duì)已存儲(chǔ)的口令注冊第二子串和口令登陸第二子串進(jìn)行計(jì)算、加密，形成另一部分核對(duì)口令密文E₂，將此另一部分核對(duì)口令密文E₂與2c)步驟中得到的部分核對(duì)口令密文E₁進(jìn)行合并，計(jì)算出完整核對(duì)口令密文E并發(fā)送給服務(wù)器端；合并為E₁×E₂。

2e)服務(wù)器端解密2d)步驟產(chǎn)生的完整核對(duì)口令密文E，驗(yàn)證口令是否正確；若正確，即解密結(jié)果為1時(shí),服務(wù)器端生成認(rèn)證隨機(jī)數(shù)，然后對(duì)已存儲(chǔ)的認(rèn)證密鑰第一子串進(jìn)行加密產(chǎn)生密鑰子串密文后，將此密鑰子串密文和認(rèn)證隨機(jī)數(shù)發(fā)給PC端，口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)用于最終的身份認(rèn)證；若不正確，即解密結(jié)果不為1，則登錄階段終止，登錄失敗，以此來保證服務(wù)器端用戶認(rèn)證秘鑰的安全性。

2f)PC端解密2e)步驟的密鑰子串密文得到認(rèn)證密鑰第一子串，然后從手機(jī)端取得認(rèn)證密鑰第二子串，經(jīng)除計(jì)算的反運(yùn)算恢復(fù)出認(rèn)證密鑰。

2g)PC端將2f)恢復(fù)得到的認(rèn)證密鑰和口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)作為密碼學(xué)雜湊函數(shù)的輸入，將此函數(shù)的輸出結(jié)果即最終的認(rèn)證密文發(fā)送給服務(wù)器端。

2h)服務(wù)器端利用注冊階段得到的認(rèn)證密鑰對(duì)最終認(rèn)證密文進(jìn)行解密，解密得到的結(jié)果與口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若結(jié)果與口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)不一致，則不允許通過登錄，即登錄失敗，保證個(gè)人私密信息的安全；否則，若結(jié)果與口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)一致，則允許通過登錄，即登陸成功。如果登陸成功，則獲得對(duì)用戶的單向身份認(rèn)證結(jié)果，進(jìn)而獲得所需服務(wù)，完成服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證。

本發(fā)明中PC端并未存儲(chǔ)用戶任何認(rèn)證信息或私密信息，可防止PC端密文被暴力破解；手機(jī)端和服務(wù)器端共享用戶用于認(rèn)證的秘密信息，即口令和認(rèn)證密鑰，不論手機(jī)端或服務(wù)器端中任何一方遭受攻擊，敵手也只能獲得部分信息且該信息僅以隨機(jī)串的形式被表示，敵手無法得到或恢復(fù)完整的信息，因此本發(fā)明完全可以保證用戶信息的安全性。

實(shí)施例2

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1，其中步驟1b)中所述的PC端經(jīng)過編碼計(jì)算，再對(duì)口令和認(rèn)證秘鑰分別進(jìn)行隨機(jī)串選擇和計(jì)算，將口令和認(rèn)證密鑰分別隨機(jī)的變?yōu)閮刹糠?，具體是先對(duì)口令p和認(rèn)證密鑰K進(jìn)行編碼映射，將其均映射為階為素?cái)?shù)q的循環(huán)群G中的對(duì)應(yīng)元素，然后在群G中隨機(jī)產(chǎn)生口令注冊第一子串p₁和認(rèn)證秘鑰第一子串K₁，將這兩個(gè)子串共同作為部分認(rèn)證信息，其中口令注冊第一子串p₁和認(rèn)證秘鑰第一子串K₁彼此平行且獨(dú)立，然后將再計(jì)算出另一部分認(rèn)證信息，包括口令注冊第二子串和認(rèn)證秘鑰第二子串，其中口令注冊第二子串是由口令和口令注冊第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的，即p₂←p/p₁，同樣的操作，認(rèn)證秘鑰第二子串是由認(rèn)證秘鑰和認(rèn)證秘鑰第一子串進(jìn)行相除計(jì)算得到的，即K₂←K/K₁。

實(shí)施例3

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-2，其中步驟2b)中對(duì)口令進(jìn)行隨機(jī)串選擇和相除計(jì)算，將口令隨機(jī)變?yōu)閮刹糠?，其具體實(shí)現(xiàn)過程與權(quán)利要求2中所述的編碼計(jì)算然后進(jìn)行隨機(jī)串選擇和相除計(jì)算一樣，是先對(duì)口令p’進(jìn)行編碼映射，將口令p’映射為階為素?cái)?shù)q的循環(huán)群G中的對(duì)應(yīng)元素，然后在群G中隨機(jī)產(chǎn)生口令登陸第一子串p₁',將口令和口令登陸第一子串相除計(jì)算出口令登陸第二子串p'₂，即p'₂←p'/p₁'。

從實(shí)施例2和實(shí)施例3，可見本發(fā)明中的各個(gè)子串都是隨機(jī)串，并且將它們分別存儲(chǔ)于不同的地方，因此，即使遭受到敵手的攻擊，該敵手也無法從所竊得的隨機(jī)串恢復(fù)出原認(rèn)證信息，本發(fā)明的此過程不可逆。

實(shí)施例4

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-3，其中步驟1b)中加密產(chǎn)生注冊密文和步驟2b)所述的加密產(chǎn)生登陸密文都是PC端用預(yù)先已知道的服務(wù)器端的公鑰PE完成加密。

實(shí)施例5

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-4，其中步驟2e)驗(yàn)證口令是否正確，并不是與之前的注冊口令進(jìn)行逐一對(duì)比，而是看解密結(jié)果是否為1，若是，則口令正確，繼續(xù)進(jìn)行下面的登錄步驟。反之，解密結(jié)果不為1，則口令錯(cuò)誤，登錄終止，保證用戶認(rèn)證秘鑰的安全性。

本發(fā)明中即使用戶的口令被攻擊者獲得，也不會(huì)影響信息的安全，因?yàn)閱为?dú)的口令無法完成認(rèn)證，還需要手機(jī)的輔助；且完全無需擔(dān)心傳輸信道的安全性，因?yàn)閷?duì)認(rèn)證密鑰進(jìn)行了編碼映射、隨機(jī)取串以及混淆擴(kuò)散等操作，使得認(rèn)證密鑰的分布更加均勻，隨機(jī)性更好。

下面給出一個(gè)更具體的實(shí)際操作例子，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例6

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-5，注冊階段：參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明認(rèn)證過程的注冊階段具體實(shí)施步驟如下：

1)注冊階段，參照?qǐng)D1(a)和圖2：

1a)用戶在PC端輸入注冊信息，包括用戶名name和口令p。不同的用戶是通過用戶名進(jìn)行區(qū)分識(shí)別的，所以不同用戶的用戶名一定是不同的，即用戶名唯一；口令都是由用戶自設(shè)的且對(duì)外是保密的，而用戶名則可以公開。注冊信息輸完后，PC端隨機(jī)產(chǎn)生認(rèn)證密鑰K，即K←MACKeyGen(1^k)?？诹詈驼J(rèn)證秘鑰共同構(gòu)成認(rèn)證信息，且口令和認(rèn)證秘鑰各自獨(dú)立。

1b)PC端將口令p和認(rèn)證密鑰K編碼為群G中的元素，在群G中隨機(jī)選擇口令注冊第一子串p₁和認(rèn)證秘鑰第一子串K₁，即p₁←_RG和K₁←_RG；然后分別進(jìn)行相除計(jì)算，分別得到口令注冊第二子串p₂←p/p₁和認(rèn)證秘鑰第二子串K₂←K/K₁；將p₁和K₁共同作為部分認(rèn)證信息，用服務(wù)器的公鑰PE對(duì)此部分認(rèn)證信息進(jìn)行加密得到注冊密文F，將注冊密文F、用戶名name和認(rèn)證密鑰K一起發(fā)送給服務(wù)器端。p₂和K₂共同作為另一部分認(rèn)證信息，將其直接存儲(chǔ)在手機(jī)端。

1c)服務(wù)器端將收到的認(rèn)證密鑰K和注冊密文F及用戶名name進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)。注冊階段完成。

注冊階段是一次性的，是用戶必須要進(jìn)行的初始設(shè)置。

注冊完成后，當(dāng)用戶想要使用服務(wù)器端的服務(wù)時(shí)，進(jìn)入登錄階段，登陸階段可以是多次的。

登錄階段：參照?qǐng)D1和圖3，本發(fā)明認(rèn)證過程的登錄階段具體實(shí)施步驟如下：

2)登錄階段，參照?qǐng)D1(b)和圖3：

2a)用戶想要登陸服務(wù)器時(shí)，在PC端輸入用戶名name和口令p’。

2b)PC端對(duì)口令p’經(jīng)編碼映射后，隨機(jī)選擇口令登錄第一子串p₁'，相除計(jì)算出口令登錄第二子串p'₂←p'/p₁'，用服務(wù)器公鑰PE加密p₁'后得登錄密文F’，并將該登錄密文F’發(fā)給服務(wù)器端；而將p'₂存儲(chǔ)于手機(jī)端。

2c)服務(wù)器端用私鑰SE解密2b)步驟產(chǎn)生的登錄密文F’得到口令登陸第一子串p₁'，解密1c)存儲(chǔ)的注冊密文F得到口令注冊第一子串p₁和認(rèn)證密鑰第一子串K₁；然后服務(wù)器產(chǎn)生適合于同態(tài)加密方案的密鑰對(duì)(pk,sk)←keyg(1^k)，將p₁和p₁'進(jìn)行計(jì)算和同態(tài)加密，得到部分核對(duì)口令密文E₁，即E₁←enc_pk(p₁/p₁'；r₁)，r₁是服務(wù)器端產(chǎn)生的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，然后將部分核對(duì)口令密文E₁發(fā)送給手機(jī)端。

2d)手機(jī)端將已存儲(chǔ)的口令注冊第二子串p₂和口令登陸第二子串p'₂進(jìn)行計(jì)算和同態(tài)加密得另一部分核對(duì)口令密文E₂，即E₂←enc_pk(p₂/p'₂；r₂)，r₂是手機(jī)生成的一個(gè)隨機(jī)數(shù)；然后將E₂與2c)步驟產(chǎn)生的部分核對(duì)口令密文E₁進(jìn)行合并，計(jì)算出完整核對(duì)口令密文E，即E←(E₁×E₂)^Z，并將此完整核對(duì)口令密文E發(fā)送給服務(wù)器端。

2e)服務(wù)器端解密2d)步驟產(chǎn)生的完整核對(duì)口令密文E，利用同態(tài)屬性，驗(yàn)證登錄口令是否正確。若正確，即解密結(jié)果為1，然后服務(wù)器端生成認(rèn)證隨機(jī)數(shù)chal，然后對(duì)已存儲(chǔ)的認(rèn)證密鑰第一子串K₁進(jìn)行加密產(chǎn)生密鑰子串密文后，將此密鑰子串密文和認(rèn)證隨機(jī)數(shù)chal發(fā)給PC端，口令驗(yàn)證正確后服務(wù)器產(chǎn)生的認(rèn)證隨機(jī)數(shù)用于最終的身份認(rèn)證。

2f)PC端解密2e)步驟的秘鑰子串密文得到認(rèn)證密鑰第一子串K₁，然后從手機(jī)端取得認(rèn)證密鑰第二子串K₂，將K₁和K₂經(jīng)除計(jì)算的反運(yùn)算恢復(fù)出認(rèn)證密鑰K。

2g)PC端恢復(fù)出認(rèn)證密鑰K后，利用K和服務(wù)器端進(jìn)行單向認(rèn)證，即計(jì)算token←f(K,chal)，發(fā)送給服務(wù)器，其中f是某一種密碼學(xué)雜湊函數(shù)，K和chal是此函數(shù)的參數(shù)。

2h)服務(wù)器端利用注冊階段得到的認(rèn)證密鑰對(duì)token進(jìn)行解密，解密得到的結(jié)果與認(rèn)證隨機(jī)數(shù)chal進(jìn)行對(duì)比，若一致，則用戶成功登錄此服務(wù)器，否則不能登錄。登錄階段完成。

本發(fā)明中對(duì)認(rèn)證密鑰進(jìn)行了編碼映射、隨機(jī)取串以及混淆擴(kuò)散等操作，使得認(rèn)證密鑰的分布更加均勻，隨機(jī)性更好，因此完全無需擔(dān)心傳輸信道的安全性。此外，本發(fā)明中用戶僅需記住一個(gè)口令就可以和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行安全認(rèn)證，但不同的在線服務(wù)使用不同的認(rèn)證秘鑰，因此既減輕了用戶記憶的負(fù)擔(dān)，也保證的了安全性。

下面通過測試，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)說明。

實(shí)施例7

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-6，

實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體參數(shù)如下：

PC為Dell Inc.Vostro 270，四核Intel(R)Core(TM)i3-3220 CPU@3.30GHz，4GB內(nèi)存，操作系統(tǒng)為Windows 7(64位)。

移動(dòng)設(shè)備為安卓模擬器Android4.3.1-API Level 18，CPU ARM(armeabi-v7a)，RAM 1024，VM Heap 32，Internal Storage 200MiB。

搭建的服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為阿里云服務(wù)器，部署于青島，CPU1核，2GB內(nèi)存，操作系統(tǒng)為Windows Sever2008R2企業(yè)版64位中文版，帶寬為5Mbps。

實(shí)驗(yàn)條件：口令的長度不同。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：注冊階段的整個(gè)完整過程所需的時(shí)間數(shù)據(jù)參見圖4，登錄階段的整個(gè)完整過程所需的時(shí)間數(shù)據(jù)參見圖5。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，當(dāng)不同的用戶輸入不同長度的口令進(jìn)行注冊時(shí)，參見圖4，注冊階段耗費(fèi)的最長時(shí)間是684.27ms，最短時(shí)間是567.48ms；當(dāng)不同用戶輸入其對(duì)應(yīng)的口令進(jìn)行登錄時(shí)，參見圖5，登錄階段耗費(fèi)的最長時(shí)間是10716.13ms，最短時(shí)間是9719.21ms。

實(shí)施例8

服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法同實(shí)施例1-6，

實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體參數(shù)：同實(shí)施例7。

實(shí)驗(yàn)條件：口令的復(fù)雜度不同。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：注冊階段的整個(gè)完整過程所需的時(shí)間數(shù)據(jù)參見圖6，登錄階段的整個(gè)完整過程所需的時(shí)間數(shù)據(jù)參見圖7。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，當(dāng)不同的用戶輸入不同復(fù)雜度的口令進(jìn)行注冊時(shí)，參見圖6，注冊階段耗費(fèi)的最長時(shí)間是689.02ms，最短時(shí)間是565.49ms；當(dāng)不同用戶輸入其對(duì)應(yīng)的口令進(jìn)行登錄時(shí)，參見圖7，登錄階段耗費(fèi)的最長時(shí)間是10735.36ms，最短時(shí)間是10079.29ms。

從實(shí)施例7和實(shí)施例8可見，當(dāng)用戶設(shè)置的口令長度或復(fù)雜度不同時(shí)，本發(fā)明提出的服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法都可以在保證安全性的基礎(chǔ)上順利的完成注冊和登錄。

綜上，本發(fā)明公開的一種服務(wù)器與移動(dòng)設(shè)備間秘密共享的單一口令三方認(rèn)證方法，主要解決在有移動(dòng)設(shè)備參與認(rèn)證的情況下，用單一口令和多個(gè)在線服務(wù)進(jìn)行安全認(rèn)證的技術(shù)問題。移動(dòng)設(shè)備如手機(jī)、iPad等，以手機(jī)為例，其認(rèn)證方案是：注冊階段：用戶在PC輸注冊信息，隨機(jī)產(chǎn)生認(rèn)證密鑰；計(jì)算出注冊密文，連同認(rèn)證密鑰和用戶名發(fā)給服務(wù)器存儲(chǔ)；另一部分認(rèn)證信息存在手機(jī)中。登錄階段：服務(wù)器給手機(jī)部分核對(duì)口令密文；手機(jī)用同態(tài)加密和合并計(jì)算得完整核對(duì)口令密文發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器解密密文，驗(yàn)證口令；若正確，將密鑰子串密文和認(rèn)證隨機(jī)數(shù)發(fā)給PC；PC從手機(jī)取認(rèn)證密鑰第二子串且計(jì)算得認(rèn)證密鑰；PC用認(rèn)證密鑰和服務(wù)器認(rèn)證。本發(fā)明減輕了用戶記憶負(fù)擔(dān)，緩解了存儲(chǔ)壓力，消除了安全隱患，可操作性強(qiáng)，用于服務(wù)器、PC和移動(dòng)設(shè)備三方安全認(rèn)證。