專利名稱：一種非生物物理特征的數(shù)字身份認證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非生物物理特征的數(shù)字身份認證方法，確切地說是涉及一種在每次身份認證時，隨機地從預(yù)先生成的保密的基本密碼中，選擇兩個部分排列作為兩個實際加密密碼，分別對該次產(chǎn)生的隨機數(shù)組加密，得到的密文數(shù)據(jù)對作為問答數(shù)據(jù)對進行身份認證的方法。
背景技術(shù)：
目前正在使用的基于生物物理特征的身份認證法，如指紋、視網(wǎng)膜、聲音、外形特征等作為認證基礎(chǔ)的身份認證法，安全性能非常有限。原因在于1、這些生物物理特征容易被提取和復(fù)制，如指紋可以輕松提取并做成指紋膜，聲音可以提取特征后重新合成，視網(wǎng)膜和外形特征的復(fù)制也是完全可能的。2、生物物理特征的不變性，使得特征數(shù)據(jù)在傳輸、保存上容易被泄露。3、當需要多方認證時，特征數(shù)據(jù)將在多處保存，安全問題更加突出。
正在使用的各種數(shù)字身份認證方法，有“單向的”如網(wǎng)上大量使用的帳號加密碼直接傳輸給服務(wù)網(wǎng)站的身份認證法，由于聯(lián)系雙方所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)均能得到帳號和密碼的明文，盡管認證雙方各自非常小心的保密密碼，在登錄過程中卻被暴露無余。現(xiàn)在網(wǎng)上黑客猖獗的一個重要原因，就是使用了該身份認證法造成的。一種改進的將帳號和密碼加密傳輸進行身份認證的方法，如所謂“無標識全動態(tài)”的身份認證法，發(fā)明人認為攻擊者將面臨所有帳戶和密碼的密文。其實，在認證一方監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)時才如此，當監(jiān)聽被認證方附近的網(wǎng)絡(luò)時，將得到極少量用戶的多次認證信息，由于帳號和密碼的非一次性，分析和解密將成為可能，該方法安全性問題無法回避。
采用了“雙向”“問答式”或所謂“挑戰(zhàn)密碼式”的身份認證方法，明顯的提高了認證雙方的安全性，各種“雙向”“問答式”的身份認證法，其產(chǎn)生問答數(shù)據(jù)和使用的加密算法是不一樣的，對回答式身份認證方法的安全性討論也從未停止，一類正使用的方法是采用公鑰加密體制的身份認證法，它可以方便的完成數(shù)字簽名和身份認證，但一個重要的問題在于該類方法不能自由產(chǎn)生密碼，必需有一個完全信賴的第三方密碼分發(fā)機構(gòu)，并且該機構(gòu)本身必須是絕對的安全和可信，且密碼分發(fā)過程不受到監(jiān)聽?；谒惴◤?fù)雜性和基于計算復(fù)雜性的加密算法，往往只有專家有較多的認識，有的甚至連專家也不能給出清晰的安全性證明，普通人更難于理解和信任；基于復(fù)雜性的加密算法，隨著技術(shù)的進步和數(shù)學(xué)的進展都讓人產(chǎn)生不安全感。在問答式的認證方法中，有的竟用隨機數(shù)明文作為問詢數(shù)據(jù)，密文作為回答數(shù)據(jù)，發(fā)明者似乎絕對的相信加密算法并且絕對的不相信攻擊者的能力。
在安防產(chǎn)品中，如車輛防盜器，電子鑰匙，遙控器等正在使用的裝置，有的竟沒有身份認證過程，有身份認證的，往往也只限于“單向加密”或所謂“滾動碼”方法，其安全性能需要大幅度提高才行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了解決上述問題，提高認證系統(tǒng)的安全，特為用戶提供一種具有抗監(jiān)聽分析、防破解攻擊、使用安全、方法簡單、原理易懂、使用方便、應(yīng)用范圍廣的非生物物理特征的數(shù)字身份認證方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種非生物物理特征的數(shù)字身份認證方法，包括1、預(yù)先身份登記、生成身份碼和基本密碼Key，即認證雙方需要事先互相登記生成對方的身份碼，并用某種有效的保密方式生成一個共用的基本密碼Key，各自加密基本密碼Key后，保存身份碼——密碼表中；2、身份認證過程①被認證方向認證方發(fā)出認證請求，同時將自己的身份碼明文傳輸給認證方，等待接收認證方傳來的問詢數(shù)據(jù)；②認證方接收認證請求后，查找并解密被認證方的身份碼對應(yīng)的基本密碼Key，同時由隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生兩個隨機數(shù)組M和N，其中N的維數(shù)大于M的維數(shù)，以隨機數(shù)組M為參數(shù)，用選擇函數(shù)Select從基本密碼Key中選擇一個部分排列作為實際加密密碼Key-ask，對隨機數(shù)組N進行加密，所得的密文數(shù)據(jù)作為認證方的問詢數(shù)據(jù)data-ask，接著將隨機數(shù)組M和問詢數(shù)據(jù)data-ask一起明文傳輸給被認證方，同時切取隨機數(shù)組N的一部分作為參數(shù)，用選擇函數(shù)select從基本密碼Key中另選一個部分排列作為實際加密密碼Key-cmp，再對隨機數(shù)組N進行加密，所得密文數(shù)據(jù)作為比較數(shù)據(jù)data-cmp并暫存，等待被認證方的回答數(shù)據(jù)；③被認證方根據(jù)收到的隨機數(shù)組M和問詢數(shù)據(jù)data-ask，先解密出對應(yīng)的基本密碼Key，用與認證方相同的選擇函數(shù)select，從基本密碼Key中選擇一個部分排列作為解密密碼Key-ask對問詢數(shù)據(jù)data-ask進行解密，解出隨機數(shù)組N，再用與認證方相同的方法切取隨機數(shù)組N的一部分作為參數(shù)，從基本密碼Key中用選擇函數(shù)select選擇另一個部分排列作為加密碼Key-answer，再對隨機數(shù)組N進行加密，得到的密文數(shù)據(jù)作為回答數(shù)據(jù)data-answer，將該數(shù)據(jù)明文傳輸給認證方，等待認證結(jié)果；④認證方將收到的回答數(shù)據(jù)data-answer與比較數(shù)據(jù)data-cmp進行比較，根據(jù)異同判定是否相應(yīng)身份，并傳送或執(zhí)行相應(yīng)結(jié)果；⑤認證成功后，用該次的加密密碼Key-answer對需要加密轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)分組進行加密，對方用Key-answer對加密數(shù)據(jù)進行解密。
認證雙方的注銷方法請求注銷方應(yīng)提出注銷請求，認證方對請求方進行身份認證，認證成功則刪除請求方的身份碼及對應(yīng)的基本密碼，并通知注銷成功，注銷請求方收到成功信號后刪除對方的身份碼和對應(yīng)的基本密碼。
本發(fā)明的優(yōu)點在于每次身份認證時，不傳輸作為關(guān)鍵數(shù)據(jù)的基本密碼的明文及其密文，作為認證基礎(chǔ)的隨機數(shù)據(jù)N也只傳輸了其密文，沒有對應(yīng)的明文傳輸，在知道加解密算法和認證方法的情況下，無法分析求解實際加解密密碼及認證用的隨機數(shù)組N，更無法分析和推算基本密碼Key，可以看出，這種原理簡單清晰，認證方法的算法過程完全透明，容易實現(xiàn)且使用方便的身份認證法，卻能有效地應(yīng)付攻擊者對用戶認證信息的監(jiān)聽記錄和破解分析，消除認證過程中的安全隱患，保障用戶的權(quán)利和資源不受到侵犯，可靠的維護認證過程的安全，提高認證系統(tǒng)的安全性。


圖1為本發(fā)明身份認證過程流程中，方框為數(shù)據(jù)處理程序或裝置，橢圓中為生成處理后保存或暫存的數(shù)據(jù)，圖中左邊為認證方，右邊為被認證方，中間為某種數(shù)據(jù)傳輸通道。從圖中可以看出，認證雙方各自保存有相同的基本密碼，認證方的隨機數(shù)發(fā)生器每次認證時產(chǎn)生兩個隨機數(shù)組M和N，隨機數(shù)組N作為認證的基礎(chǔ)，M和N的一部分作為選擇實際加解密密碼的選擇參數(shù)，選擇函數(shù)用于在選擇參數(shù)控制下從基本密碼Key中選擇實際的加解密密碼，非線性的加密方程組和對應(yīng)的解密方程組，用于對隨機組N在加解密密碼控制下分別進行加密和對其密文(即問詢數(shù)據(jù))進行解密，比較器對認證雙方用同一實際加密密碼對同一隨機數(shù)加密的數(shù)據(jù)進行比較，從而判定是否相應(yīng)身份，如果沒有相同的基本加密，認證結(jié)果將是否定的。從圖中可以看出，透明傳輸通道只傳輸了一個明文的選擇參數(shù)(即隨機數(shù)組M)、和隨機數(shù)組N的兩個密文數(shù)據(jù)，沒有與密文對應(yīng)的明文，不構(gòu)成任何可供破解的條件，同時對基本密碼嚴加保密，認證中既不傳輸其明文，也不傳輸其密文，更有效地確保了認證系統(tǒng)的安全。
1、電子身份令牌包括處理器、存貯器、顯示屏、按鍵以及一紅外線、USB或無線傳輸接口，傳輸接口用于與計算機對應(yīng)的通信接口進行通信和傳輸數(shù)據(jù)，按鍵用于輸入身份碼和各種密碼，處理器、存貯器和相應(yīng)軟件自動完成本發(fā)明的身份認證的算法和過程，顯示屏用于顯示處理結(jié)果、時間等。
2、系統(tǒng)登記需要身份認證的雙方如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)計算機與用戶之間互相登記對方各自生成的身份碼，并用可靠的保密手段，傳輸生成一基本密碼(16進制或10進制128位)，用戶通過令牌按鍵或通信接口輸入電子身份令牌中，且令牌中的密碼只能在用戶輸入令牌口令后才能被加密輸出。
3、身份認證過程和數(shù)據(jù)傳輸?shù)卿浭褂帽旧矸菡J證法的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認證服務(wù)程序?qū)⑾蛴脩舻挠嬎銠C傳輸一認證請求界面，提示輸入身份碼及相應(yīng)文字輸入框，用戶輸入身份碼回車后自動將身份碼傳輸給服務(wù)中心程序，服務(wù)中心程序查找相應(yīng)身份碼的基本密碼并發(fā)回包含用戶身份碼，隨機數(shù)及問詢數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)到登錄界面顯示輸入框，該界面顯示輸入框為一可輸入輸出轉(zhuǎn)向的登錄框，在登錄框上點擊鼠標右鍵，將提示轉(zhuǎn)向的通信接口，并給出一提示信息，當轉(zhuǎn)向至令牌所在接口且令牌收到提示信息和綜合問詢數(shù)組后，自動按本發(fā)明的身份認證法發(fā)送一回答數(shù)據(jù)給服務(wù)中心程序，服務(wù)中心程序判定是否相應(yīng)身份并提示是否登錄成功，若認證成功，更將提示是否加密傳輸數(shù)據(jù)，選擇加密傳輸數(shù)據(jù)，用戶的選擇將使中心程序和令牌得到加密傳輸數(shù)據(jù)的信息，中心發(fā)送的數(shù)據(jù)將加密送給令牌，解密后到顯示界面或進入文件，發(fā)往服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)也將直接進入令牌加密后，再發(fā)往服務(wù)中心程序處理。
權(quán)利要求
1.一種非生物物理特征的通用的數(shù)字身份認證方法，其特征是①預(yù)先身份登記，生成身份基本密碼；②每次身份認證時，從預(yù)先生成的保密基本密碼中，隨機選擇兩個部分排列作為兩個實際加密密碼，分別對該次產(chǎn)生的隨機數(shù)組進行加密，得到的密文數(shù)據(jù)對，作為認證方的問詢數(shù)據(jù)和被認證方回答數(shù)據(jù)，認證方通過回答數(shù)據(jù)與事先生成的比較數(shù)據(jù)進行比較，確認被認證方身份，其具體過程如下①被認證方向認證方發(fā)出認證請求，同時將自己的身份碼明文傳輸給認證方，等待接收認證方傳來的問詢數(shù)據(jù)；②認證方接收認證請求后，查找并解密被認證方的身份碼對應(yīng)的基本密碼Key，同時由隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生兩個隨機數(shù)組M和N，其中N的維數(shù)大于M的維數(shù)，以隨機數(shù)組M為參數(shù)，用選擇函數(shù)Select從基本密碼Key中選擇一個部分排列作為實際加密密碼Key-ask，對隨機數(shù)組N進行加密，所得的密文數(shù)據(jù)作為認證方的問詢數(shù)據(jù)data-ask，接著將隨機數(shù)組M和問詢數(shù)據(jù)data-ask一起明文傳輸給被認證方，同時切取隨機數(shù)組N的一部分作為參數(shù)，用選擇函數(shù)select從基本密碼Key中另選一個部分排列作為實際加密密碼Key-cmp，再對隨機數(shù)組N進行加密，所得密文數(shù)據(jù)作為比較數(shù)據(jù)data-cmp并暫存，等待被認證方的回答數(shù)據(jù)；③被認證方根據(jù)收到的隨機數(shù)組M和問詢數(shù)據(jù)data-ask，先解密出對應(yīng)的基本密碼Key，用與認證方相同的選擇函數(shù)select，從基本密碼Key中選擇一個部分排列作為解密密碼Key-ask對問詢數(shù)據(jù)data-ask進行解密，解出隨機數(shù)組N，再用與認證方相同的方法切取隨機數(shù)組N的一部分作為參數(shù)，從基本密碼Key中用選擇函數(shù)select選擇另一個部分排列作為加密碼Key-answer，再對隨機數(shù)組N進行加密，得到的密文數(shù)據(jù)作為回答數(shù)據(jù)data-answer，將該數(shù)據(jù)明文傳輸給認證方，等待認證結(jié)果；④認證方將收到的回答數(shù)據(jù)data-answer與比較數(shù)據(jù)data-cmp進行比較，根據(jù)異同判定是否相應(yīng)身份，并傳送或執(zhí)行相應(yīng)結(jié)果；⑤認證成功后，用該次的加密密碼Key-answer對需要加密傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組進行加密，對方用Key-answer對加密數(shù)據(jù)進行解密。
全文摘要
一種非生物物理特征的可通用的數(shù)字身份認證方法，特征是預(yù)先身份登記，生成身份碼和共同的基本密碼，每次身份認證時從預(yù)先生成的基本密碼中，隨機選擇兩個部分排列作為兩個加密密碼，分別對該次產(chǎn)生的隨機數(shù)組進行加密，得到的密文數(shù)據(jù)對，作為認證方的問詢數(shù)據(jù)和被認證方的回答數(shù)據(jù)，認證方跟據(jù)回答數(shù)據(jù)和自己產(chǎn)生的比較數(shù)據(jù)進行比較，確認被認證方的身份；優(yōu)點是由于每次身份認證時，使用一個該次產(chǎn)生的隨機數(shù)組作為認證基礎(chǔ)，不同時間產(chǎn)生的隨機數(shù)組不同，認證用的問答數(shù)據(jù)對是該隨機數(shù)組的密文，不傳輸該隨機數(shù)組的明文，也不傳輸基本密碼的明文或密文，且加密密碼隨機變化，使攻擊者無法破解出基本密碼，確保了認證過程的安全。
文檔編號G06F17/00GK1480871SQ0313525
公開日2004年3月10日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者林建春 申請人:林建春