基于口令和智能卡的遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一個(gè)基于口令和智能卡的遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，通訊技術(shù)使在線服務(wù)質(zhì)量得到大幅度的提 升。無論在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，用戶都可W使用遠(yuǎn)程服務(wù)器上的服務(wù)。該種服務(wù)被大量應(yīng) 用于電子金融、電子醫(yī)藥、電子教育等諸多領(lǐng)域。但是由于信息通過公共信道進(jìn)行傳輸，攻 擊者通常采用竊聽、模仿、更改和重放等攻擊方法阻礙用戶與服務(wù)器之間的交互，導(dǎo)致用戶 安全隱私的泄露。設(shè)計(jì)高效安全的遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議，保護(hù)合法用戶不受攻擊變得至關(guān)重要。
[0003] 1981年，Lampod首先提出了基于口令的認(rèn)證協(xié)議，但由于口令的簡(jiǎn)單易記導(dǎo)致 協(xié)議極容易遭受到字典攻擊等，該種基于單因素的認(rèn)證協(xié)議不能再滿足人們?nèi)粘５耐ㄓ嵭?求。近年來，越來越多的雙因素認(rèn)證協(xié)議相繼被提出。所謂雙因素，主要基于兩個(gè)事實(shí)；（1) 用戶所秘密知道的，比如口令；（2)用戶所獨(dú)自擁有的，比如智能卡。在雙因素認(rèn)證協(xié)議中， 用戶與服務(wù)器進(jìn)行相互認(rèn)證并建立會(huì)話密鑰，會(huì)話密鑰是為了在用戶與服務(wù)器通過不安全 信道進(jìn)行交互時(shí)，保證傳輸信息的安全可信性。
[0004] 如何保證協(xié)議安全高效地運(yùn)行成為當(dāng)今研究的主要方向。由于一個(gè)160-bit的ECC密鑰與一個(gè)1024-bitRSA密鑰的安全強(qiáng)度是相同的，運(yùn)用ECC能夠保證在相同安全性 能下低運(yùn)算消耗。此外，基于ECC的運(yùn)算，比如楠圓曲線點(diǎn)加、乘運(yùn)算比傳統(tǒng)的模幕運(yùn)算要 快得多，由此楠圓曲線密碼體制巧CC)被大量運(yùn)用于加密體制設(shè)計(jì)中。目前大部分基于ECC 的協(xié)議方法在信息傳輸過程中不能保護(hù)用戶匿名性，造成了用戶被攻擊者追蹤；缺失丟失 智能卡撤銷功能，一旦智能卡丟失或被竊取，用戶不能再通過任何辦法獲取服務(wù)器的服務(wù)； 此外在運(yùn)算性能及安全性能方面也需要進(jìn)行提升W保證協(xié)議能夠適用復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境。
[0005] 本發(fā)明的先進(jìn)性在于，通過運(yùn)用計(jì)數(shù)組及優(yōu)化ECC算法，保證協(xié)議強(qiáng)安全性能的 前提下，運(yùn)行速率得到大幅度提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于口令和智能卡的遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議方 法。
[0007] 本發(fā)明所述的遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議，其特征在于，該協(xié)議方法包括W下六個(gè)步驟：
[000引步驟1 ;服務(wù)器S產(chǎn)生系統(tǒng)參數(shù)；
[0009] 步驟2 ;用戶U向服務(wù)器S在安全信道中提交注冊(cè)請(qǐng)求，S經(jīng)過驗(yàn)證處理后，將注冊(cè) 信息存存儲(chǔ)在智能卡中并通過安全信道反饋給U，最終U完善智能卡信息并保存；
[0010] 步驟3 ;用戶U向遠(yuǎn)程服務(wù)器S提交登錄請(qǐng)求，計(jì)算認(rèn)證信息并將簽名發(fā)送給S; [001U步驟4 ;服務(wù)器S與用戶U通過對(duì)簽名的驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)雙向認(rèn)證，并協(xié)商出一個(gè)會(huì)話密 鑰；
[0012] 步驟5 ;當(dāng)用戶U需要修改口令時(shí)，不需要服務(wù)器S參與，僅通過智能卡進(jìn)行數(shù)據(jù) 更新即可；
[0013] 步驟6 ;當(dāng)用戶U不慎將智能卡丟失或者智能卡被竊取時(shí)，需要請(qǐng)求服務(wù)器S將原 有的智能卡在數(shù)據(jù)庫中的信息撤回并重新注冊(cè)新的智能卡信息。
[0014] 步驟1中服務(wù)器S選擇楠圓曲線E:y2三X3+ux+v(modp)，Ep(u，V)是楠圓曲線E的 n階點(diǎn)加法群，P為其生成元，即n'P= 0。然后選擇se與作為自己的私鑰并保密，計(jì)算Y= S?P為公鑰，并選擇單向哈希函數(shù)巧):佩公布其系統(tǒng)參數(shù)W= {Ep，H()，P，p，刊。
[0015] 步驟2中，具體包括W下步驟：
[0016] 步驟2. 1 ;用戶U決定自己的身份ID，口令PW和隨機(jī)數(shù)。馬，計(jì)算A= H(PWIIa)，然后通過安全信道將ID和A發(fā)送給服務(wù)器S。
[0017] 步驟2. 2 ;在接收到ID和A之后，S首先驗(yàn)證U提交的注冊(cè)信息，如果ID在數(shù)據(jù)庫 中可W找到，則要求U輸入一個(gè)新的ID。
[001引步驟2. 3 ;如果用戶U是第一次注冊(cè)自己的信息，則服務(wù)器S置N= 0,當(dāng)U因丟失 智能卡而需要重新想服務(wù)器注冊(cè)時(shí)，S將會(huì)更新N=化1，然后將（I化腳存入數(shù)據(jù)庫中。
[0019] 步驟 2. 4 ;服務(wù)器S計(jì)算Q=H(ID| |s)，M=A出Q=H(PW||a)出H(ID| |s)， V=H(ID| |A)。選取隨機(jī)數(shù)Z;.計(jì)算mid=ID出H(m)，R=s出m。S將 (Ep，HO，P，p，Y，N，MI化R，M，V}存儲(chǔ)在智能卡中并通過安全信道發(fā)送給U。
[0020] 步驟2. 5 ;U接收到智能卡后，將a輸入其內(nèi)保存。最終，智能卡包含信息為{Ep，H 0，P，P，Y，N，MID,R，M，V，a}。
[0021] 步驟3中所述的為了能夠登錄到遠(yuǎn)程服務(wù)器S，用戶U計(jì)算登錄信息并提交給 S。首先U將智能卡SC插入讀卡器中，并輸入身份ID和口令PW，然后智能卡SC計(jì)算A=H(PW||a)，Q=M出A。同時(shí)SC計(jì)算V*=H(ID| |A)并驗(yàn)證V*與V是否相等。如果不相等， 則智能卡停止執(zhí)行協(xié)議，否則，智能卡SC選擇foes和時(shí)間戳Ti，計(jì)算B=Q?b?P，H(m) =MID出ID，CID=MID出H化(m)I|Ti)，F(xiàn)i=H(ID| |B||TJIqI|腳。最后智能卡SC將簽名 mi= {CID，B，R，F(xiàn)i，Ti}發(fā)送給S。
[0022] 步驟4中，具體包括W下步驟：
[002引步驟4. 1 ;接收到叫后，S驗(yàn)證Ti是否有效，如果Ti無效，S停止執(zhí)行協(xié)議。 否貝1J，S計(jì)算m*= S出R，Q*= H(ID*| |s)，I護(hù)=CID出H(m*)出H化(m*) I |Ti)，F(xiàn)i*= Ha護(hù)||BMTJ|Q||N)，N取自aD，N，Tl)。然后，S驗(yàn)證F巧PFl是否相等。如果不等，則停 止執(zhí)行協(xié)議，否則，S成功認(rèn)證U。
[0024] 步驟4. 2 ;S選擇隨機(jī)數(shù)ce*與和時(shí)間戳T2,然后計(jì)算C =C? P，d = Q*-i ?C? B = c.b.P，sk = H(I護(hù)||B| |cMd)，F(xiàn)2=H(sk||d| IT2)。然后S將ni2=巧2，了2,口發(fā)送給U， 并將（ID, N，Ti)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。
[0025]步驟4. 3 ;U接收到m2后，檢查T2是否有效。如果無效，S停止執(zhí)行協(xié)議，否則，計(jì) 算d*=b?C，sk*=H(IDI|BIIC|Id*)，尸2*=H(sk*1Id*|ITg)并驗(yàn)證尸2與F2*是否相等，如 果不等，則停止執(zhí)行協(xié)議，否則，成功認(rèn)證S，并接受sk>為正確的會(huì)話密鑰。
[0026] 步驟5中，具體包括W下步驟：
[0027] 步驟5. 1 ;用戶U將智能卡插入讀卡器中，并輸入舊的身份ID和口令PW。
[002引 步驟 5.2;智能卡SC計(jì)算A=H(PW||a)，Q=M出A，V*=H(ID| |A)，并驗(yàn)證V* 與V是否相等。若不等，則SC拒絕修改口令請(qǐng)求并將拒絕修改信息反饋給用戶，否則，繼續(xù)執(zhí) 行下面步驟。
[0029] 步驟5. 3 ;智能卡SC要求U輸入兩遍設(shè)置的新口令和一個(gè)新的隨機(jī)數(shù)。胃。 SC計(jì)算A贈(zèng)=H(PWneJkJ，M贈(zèng)=Anew出Q=H(PWneJkJ出H(IDMs)，V贈(zèng)=H(ID| |AnJ。 選取一個(gè)新的隨機(jī)數(shù)"!廳.e*與，計(jì)算MID""=ID0H(m"J，咕。,=s0111。"然后智能卡將原 來的巧P，H0，P，P，Y，N，MID，R，M，V，a}更新為巧P，H0，P，P，Y，N，MIDnew,Rnew，Mnew，V。?，3nJ。
[0030] 步驟6中，具體包括w下步驟：
[0031] 步驟6. 1 ;用戶U選擇新的口令PW'和一個(gè)隨機(jī)數(shù)。'％與，然后將ID和A' = H(PW'I|a'）通過安全信道發(fā)送給S。
[0032] 步驟6. 2 ;S首先驗(yàn)證ID格式的正確性，如果格式不正確則停止執(zhí)行協(xié)議，否則S 將（H)，N，Ti)中的N更新為N' =化1W達(dá)到撤回丟失智能卡的目的。
[003引 步驟 6. 3;S計(jì)算M' =A' 出Q=A' 出H(ID| |s)，V' =H(ID| |A'I|PW'）。選取一 個(gè)新的隨機(jī)數(shù)計(jì)算MID'=ID出H(m' )，R'=s出m'，S將巧p，H()，P，p，Y，N' ，MID'，R'，M'，V'}存儲(chǔ)進(jìn)智能卡中，并通過安全信道發(fā)送給U。
[0034] 步驟6. 4 ;接收到智能卡后，U將a'嵌入其中，最終，智能卡包含信息為{Ep，HQ，P ，p，Y，N'，MID' ，R' ，M'，V'，a'}。
[0035] 本發(fā)明具有的有益效果：