[发明专利]一种自主群组密钥更新方法

摘要

本发明公开一种自主群组密钥更新方法，包括消息发送者发送明文m；密钥源分发初始密钥Kl′和更新密钥Kj′，加入成员注册私有秘密密钥，退出成员注销私有秘密密钥；更新密钥Kl′和加密算法对明文m加密得到密文c＝EKl′(m)；将密文c发送给下一节点；更新密钥Kj′和解密算法对密文c解密得到明文m；执行密钥交互协议；网络运行；通过DH协议和多项式设计一种自主群组密钥管理方案，具有单加密密钥多解密密钥加密解密性质，更新过程中，更新成员本地自主更新公开加密密钥，无需在线密钥管理中心支持，保护非更新成员解密密钥的有效性，减少密钥更新延时和非更新成员的计算开销，符合自主密钥更新方法，适用延时受限的无线网络场景。

主权项

一种自主群组密钥更新方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、消息发送者发送明文m；S2、密钥源分发初始密钥Kl′和更新密钥Kj′，加入成员注册私有秘密密钥，退出成员注销私有秘密密钥；S3、更新密钥Kl′和加密算法对明文m加密得到密文c＝EKl′(m)；S4、将密文c发送给下一节点；S5、更新密钥Kj′和解密算法对密文c解密得到明文m；S6、执行密钥交互协议；S7、网络运行；所述步骤S6的密钥交互协议为基于Diffie‑Hellman协议构造的自主密钥管理方案，有合法实体ui i∈{1,2,...,n}、公告板B与离线管理服务器C三类参与实体，ui和C已经选择素数阶有限域Fp和乘法循环群Fp*的任一生成元g作为密钥资料，包含以下步骤：S61、密钥协商阶段；S62、加密阶段；S63、解密阶段；S64、密钥更新阶段；所述步骤S61具体包括以下步骤：S611、节点ui从[1,p]域内随机选择秘密值xi，作为解密密钥sKey＝xi，将xi通过保密安全信道发送到C，C秘密保存；S612、C从[1,p]域内随机选择秘密值t，计算P0＝gtmod p，计算{Pi}，i∈{1,2,...,n}；P1=gp1modp=gt(x1+x2+x3...+xn)modpP2=gp2modp=gt(x1x2+x1x3+...+x1xn+x2x3+...+xn-1xn)modp......Pn=gpnmodp=gt(x1x2...xi...xn)modp]]>S613、C将公开加密密钥eKey＝{Pi}，i∈{0,1,2,...,n}发布到B；所述步骤S62具体包括以下步骤：S621、uk k∈{1,2,...,n}从B获取{Pi}i∈{0,1,2,...,n}，在[1,p]内选择随机数s和r作为秘密值，计算替换参数S622、对{Pi|i∈{0,1,2,...,n}}计算得到对信息m加密得到mgrsmod p；S623、加密者使用公开信道将加密信息mgrsmod p、发布给uj j∈{1,2,...,k‑1,k+1,...,n}；所述步骤S63具体包括以下步骤：S631、解密者uj j∈{1,2,...,n}持有秘密密钥xj j∈{1,2,...,n}解密，uj使用如下的方式解密：mgrs/Πi=0ng(-1)irpixjn-imodp=mgrs/grtΠi-1n(xj-xi)+rsmodp=m]]>S632、解密者计算将所有的部分相乘得到所述步骤S64具体为：当新节点un+1加入网络时，需要使自己的秘密值xn+1具有合法性和有效性，执行以下步骤：S641、un+1从[1,p]随机选择秘密值xn+1；S642、un+1向管理者C汇报秘密值xn+1；S643、un+1重新计算公开加密密钥，令和S644、公告版更新公开加密密钥为{P0,Pi'|i∈{1,2,...,n+1}}，更新后的公开密钥{Pi'}为：P1′=gp1′modp=gtΣi=1n+1ximodpP2′=gp2′modp=gtΣi,j∈{1,2,...,n+1}.i≠jxixjmodp......Pn=gpn′modp=gt(x1x2...xi...xn+x2x3...xi...xn+1+x1x2...xixi+2...xn+1+...+x1x2...xn-1xn+1)modpPn+1′=gpn+1′modp=gtΠi=1i=n+1ximodp]]>当节点un退出网络时，需要使用自己的秘密值xn注销公告板的加密密钥，执行以下步骤：S645、un令P0”＝gtmod p，计算S646、un在B上公开加密密钥为和{Pi”}i∈{1,2,...,n‑1}，内容为：P1′′=gp1′′modp=gtΣi=1n-1ximodpP2′′=gp2′′modp=gtΣi,j∈{1,2,...,n-1}.i≠jxixjmodp......Pn-2′′=gpn-2′′modp=gt′(x2...xn-1+x1x3...xn-1+...+x1x2...xn-2)modpPn-1′′=gpn-1′′modp=gtΠi=1i=n-1ximodp]]>当成员un需要更新自己私有秘密密钥时，执行以下步骤：S647、un从[1,p]选择随机数x'n，通过安全信道将其发送给C，将xn更新为x′n；S648、如果该请求被允许，un执行计算：当un使用{Pi|i∈{1,2,...,n}}和β＝x'n‑xn，计算{Pi'|i∈{1,2,...,n}}；P1′=gp1-txn+trn′P2′=gp2g(p1-txn)tβP3′=gp3g(p2-(p1-txn)txn)tβ......Pi′=gpig(pi-1-(pi-2-(...(p2-(p1-txn)txn)...txn)txn)tβ]]>当un在公告板B上发布更新后的公开加密密钥{Pi'|i∈{1,2,...,n}}P1=gp1modp=gt′(x1+x2+x3...+xn′)modpP2=gp2modp=gt′(x1x2+x2x3+...+x1xn′+x2x3+...+xn-1xn′)modp......Pn=gpnmodp=gt′(x1x2...xi...xn′)modp.]]>