[发明专利]一种基于分组密码的消息鉴别方法

说明书

技术领域

本发明主要应用于通信领域，具体涉及一种基于分组密码的消息鉴别方法，用于实现通讯中检测数据完整性和认证数据起源。

背景技术

数据的完整性检测和起源认证是影响通信安全的重要方面，常见的保护措施包括消息鉴别码和数字签名。

消息鉴别码MAC(Message Authentication Code)属于对称加密的范畴，要求使用双方首先共享一个密钥K。在发送消息M之前，发送者首先计算T＝MAC(K，M)，然后把(M，T)发送出去。在收到(M，T)之后，接收者计算T’＝MAC(K，M)，并比较是否T＝T’。若是，则认定消息M合法(M在传输过程中没有被篡改，且确实来自于授权的发送方)；若否，则认定消息M非法，并拒绝使用消息M。

常见的消息鉴别码算法有四大类，前三类分别基于分组密码、杂凑函数和泛杂凑函数，第四类是直接设计的算法。在基于分组密码的消息鉴别码算法中，CBC-MAC是最早的一个，其基本结构如图1，以IV为初始向量，使用分组密码E以分块方式处理消息M。

但是，CBC-MAC有一个缺陷，它不能够安全地处理不同长度的消息。为此，人们后来提出了不少改进版本，如EMAC、XCBC、TMAC、OMAC、PMAC、GCBC、XOR-MAC等等。这些后续方法，都能够安全地处理不同长度的消息，但在效率方面(密钥量、内存、状态量依赖、调用分组密码次数等)各有差异。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于分组密码的改进的消息鉴别方法，该方法能够安全地处理不同长度的消息，并且通过合理地使用参数，进一步提高通信的性能。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案概述如下：

一种基于分组密码的消息鉴别方法，其步骤包括：

1)通信双方约定分组密码E和密钥K；

2)发送方将消息M分块，得到M₁，M₂，...，M_L-1，M_L，M_i的长度为n比特，且1≤i≤L-1，M_L的长度不超过n比特，且M₁M₂...M_L相连接所得到的比特串为M；

3)发送方选择辅助量I，以长度为n比特的常数为初始向量，使用分组密码E以CBC-MAC方式处理I，得到秘密值X；

4)发送方以秘密值X为初始向量，使用分组密码E以CBC-MAC方式处理M₁M₂...M_L-1所构成的比特串，得到值Y；

5)对Y进行循环移位操作，得到链接值Z；

6)发送方使用分组密码E，以K为密钥，Z为明文进行加密，所得密文为T，发送给接收方；

7)接收方重复操作步骤2)至6)得到密文T’；

8)接收方验证是否T’＝T，若是，则接受消息M和辅助量I；否则，则拒绝。

所述步骤2)若消息M的长度不超过n比特，则M₁，M₂，...，M_L-1为空字符串，M_L＝M。

所述步骤3)消息的辅助量I，其内容为伴随消息M发送的相关信息，比如说发送消息M时所使用的网络协议的参数，或者是发送方的名字，发送的日期，或者为一个常数。

所述步骤3)以CBC-MAC方式处理I，需要在处理I之前对辅助量I进行填充，使得其填充后的总长度为wn比特，w为固定的正整数。

所述步骤3)长度为n比特的常数为长度为n的比特串，且固定不变。

所述步骤3)以CBC-MAC方式处理I，需要将辅助量I分块，得到I₁，I₂，...，I_w，I_i的长度为n比特，且1≤i≤w，且I₁I₂...I_w相连接所得到的比特串为填充后的辅助量I。

所述步骤5)若M_L的长度恰好为n比特，则先将Y和M_L相异或，再将所得的比特串循环左移p位，其中p为正整数；

若M_L的长度不足n比特，则填充M_L使得其长度为n比特，再将Y和M_L相异或，再将所得的比特串循环左移q位，其中q为正整数且q≠p。

与现有技术相比，本发明基于分组密码的消息鉴别方法具有如下技术效果：