[发明专利]一种可追踪的泛在电力物联网身份认证方法

摘要

随着泛在电力物联网的持续发展，大量具有自我标识、感知和智能处理能力的物理实体在接入网络时，必然面临着安全身份认证问题。本发明利用公钥密码学提供了一种可追踪的泛在电力物联网身份认证方法，基于身份的泛在电力物联网系统系统初始化后，用户和PKG交互得到用户私钥(s1,S2)和用户公钥(Q1,Q2)；用户通过私钥对消息m进行签名操作，得到该用户关于消息m的数字签名；认证者收到消息m及其数字签名后进用户身份认证，若通过验证，说明该用户身份合法，认证成功；否则为非法用户，身份认证失败。被伪造者可以提供证据，有效的追踪伪造者。本发明基于身份的无可信PKG技术，在解决密钥托管问题的同时实现身份安全认证；具有较高的认证效率和不可伪造性。

主权项

1.一种可追踪的泛在电力物联网身份认证方法，其特征在于：基于身份的泛在电力物联网系统系统初始化后，用户和PKG交互得到用户私钥(s₁,S₂)和用户公钥(Q₁,Q₂)；用户通过私钥对消息m进行签名操作，得到该用户关于消息m的数字签名；认证者收到消息m及其数字签名后进用户身份认证，若通过验证，说明该用户身份合法，认证成功；否则为非法用户，身份认证失败；假设基于身份的泛在电力物联网系统中存在私钥生成中心PKG、认证者C、系统用户Bob，Bob的公开身份用id表示；设G₁是由整数P生成的循环加法群，群G₁的阶为素数q；G₂是具有相同阶q的乘法循环群；双线性映射e：G₁×G₁→G₂；具体步骤如下：步骤1、系统初始化：系统私钥生成中心PKG任取整数是整数循环群，计算过程如下；步骤1.1、计算得到系统公钥Q_PKG＝s_PKGP；步骤1.2、选择强无碰撞哈希函数H₁和H₂，其中步骤1.3、s_PKG作为系统私钥被PKG秘密保存，以下参数{G₁,G₂,e,P,q,Q_PKG,H₁,H₂}公开并广播；步骤2、用户密钥生成：系统内每个合法用户的身份信息都公开且唯一的，假定id表示选定用户Bob的公开身份，根据公开的系统参数，计算过程如下：步骤2.1、用户Bob随机选取作为其部分私钥；步骤2.2、用户Bob计算出部分公钥Q₁其中Q₁＝s₁P，并把它发送给PKG；步骤2.3、PKG计算出S₂＝s_PKGQ₂，其中Q₂＝H₁(id,Q₁)，并将S₂发送给用户Bob；步骤2.4、用户Bob得到了他的私钥(s₁,S₂)和他的公钥(Q₁,Q₂)，私钥需用户秘密保存，公钥对系统成员公开并广播；步骤3、用户数字签名：假定m为被签名的消息，用户Bob执行以下步骤：步骤3.1、随机选取一个整数步骤3.2、计算U＝kP,r＝H₂(m,U)；步骤3.3、计算V＝rs₁Q₂+rS₂＝r(s₁Q₂+S₂)；将以上计算结果(U,V)作为用户Bob对消息m的签名；步骤4、用户身份认证：当认证者C收到消息m及用户Bob对m的签名(U,V)后，根据公开参数及Bob的公钥(Q₁,Q₂)，执行以下验证算法：步骤4.1、计算l＝H₂(m,U),T＝Q₁+Q_PKG；步骤4.2、检验e(V,P)＝e(Q₂,T)^l是否成立，若该式成立则通过身份认证，否则失败。