專利名稱：一種空間網(wǎng)絡(luò)條件下的安全接入認(rèn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及網(wǎng)絡(luò)傳輸和接入認(rèn)證方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是空間網(wǎng)絡(luò)研究和應(yīng)用中一項(xiàng)極為重要的關(guān)鍵性支撐技術(shù)。一方面，空間網(wǎng)絡(luò)具有開放性的鏈路和動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，容易受到來(lái)自不同方面的攻擊和干擾；另一方面，由于空間網(wǎng)絡(luò)可能采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或改進(jìn)協(xié)議，仍然面臨已有的甚至更大的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。因此，空間網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證方法的設(shè)計(jì)成為空間網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展過程中的迫切需要，只有深入研究相關(guān)技術(shù)并設(shè)計(jì)安全解決方案和安全通信協(xié)議，才能保證整個(gè)空間信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，提高應(yīng)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力。 空間網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證技術(shù)是用來(lái)防止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的主動(dòng)攻擊，如偽裝、竄擾等，這對(duì) 于開放環(huán)境中各種信息系統(tǒng)的安全性尤為重要。接入認(rèn)證的目的是驗(yàn)證信息的發(fā)送者是合法的，而不是冒充的，即實(shí)體認(rèn)證，包括信息源、信宿的認(rèn)證和識(shí)別。隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全接入標(biāo)準(zhǔn)日益增多。我們迫切需要一種兼容多種網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一的接入認(rèn)證平臺(tái)，為混雜不同接入技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證機(jī)制，保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通及為用戶設(shè)備提供連續(xù)的服務(wù)，現(xiàn)有空間網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證模型和流程分別如圖I和2所示。因此為保證空間網(wǎng)絡(luò)的接入安全，有必要設(shè)計(jì)高效的用戶安全接入方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決空間網(wǎng)絡(luò)中無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)用戶的安全接入問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種空間網(wǎng)絡(luò)條件下的安全接入認(rèn)證方法，其特征在于
A、對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行初始化；
B、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互和用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互；
C、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互，以及空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互。所述步驟A中，在初始化階段，首先在空間網(wǎng)絡(luò)中建立基于離散對(duì)數(shù)系統(tǒng)的加密算法。通過服務(wù)器獲取用戶的注冊(cè)信息，服務(wù)器為此用戶生成一個(gè)具有長(zhǎng)期有效私用密鑰的簽名，并根據(jù)此相關(guān)信息推斷其公用密鑰。此公用密鑰信息只能通過簽名信息恢復(fù)，而服務(wù)器的私用密鑰信息只能通過該服務(wù)器進(jìn)行恢復(fù)。當(dāng)用戶與網(wǎng)絡(luò)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，用戶對(duì)信息認(rèn)證碼進(jìn)行計(jì)算，該認(rèn)證碼在用戶注冊(cè)階段作為與網(wǎng)絡(luò)控制中心的應(yīng)答響應(yīng)與簽名信息一起被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)控制中心。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制中心接收到該信息認(rèn)證代碼時(shí)，網(wǎng)絡(luò)控制中心通過用戶的公用密鑰對(duì)收到的信息認(rèn)證代碼進(jìn)行驗(yàn)證。如果該信息認(rèn)證代碼是正確的，則網(wǎng)絡(luò)控制中心對(duì)使用公用密鑰的用戶與相應(yīng)的臨時(shí)身份用戶之間的會(huì)話密鑰進(jìn)行推斷，并且網(wǎng)絡(luò)控制中心為該用戶在下一認(rèn)證階段生成一個(gè)新的臨時(shí)身份。使用被推斷的會(huì)話密鑰對(duì)該用戶的新臨時(shí)身份進(jìn)行加密，并且此被加密的信息被發(fā)送給用戶作為應(yīng)答響應(yīng)，一旦用戶確認(rèn)該信息是正確的，則認(rèn)證過程停止，總的流程如圖3所示。所述步驟A中，網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇素?cái)?shù)
，和具有基于離 散對(duì)數(shù)系統(tǒng)的的乘法組<的生成器J其中為P-I的大素?cái)?shù)因子，
網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇一長(zhǎng)期有效的私用密鑰Z，\<x<q，相應(yīng)的公用密鑰為7 = Z。所述步驟B中，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互。在用戶注冊(cè)階段，移動(dòng)用戶向網(wǎng)絡(luò)控制中心發(fā)出接入請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)控制中心向用戶發(fā)送和公開密鑰
信息，對(duì)于空間網(wǎng)絡(luò)中具有身份信息Ui5的每一移動(dòng)用戶I ,網(wǎng)絡(luò)控制中心對(duì)該用戶分配
一個(gè)初始臨時(shí)身份7^ ,當(dāng)每一次該初始臨時(shí)身份經(jīng)過成功認(rèn)證后，該初始臨時(shí)身份在下一次認(rèn)證時(shí)將會(huì)被更新。然后網(wǎng)絡(luò)控制中心執(zhí)行以下子步驟完成用戶的注冊(cè)過程a.選擇隨機(jī)數(shù)免，l<i<分；b.計(jì)算gfc mod p和S = A(EZi0)X + .* ^1 mo# ；c.生成用戶的公開密鑰
hpm,k)。網(wǎng)絡(luò)控制中心將Tis和公開密鑰信息存儲(chǔ)于用戶的智能卡上，并且將這些信
息向移動(dòng)用戶進(jìn)行發(fā)布，然后網(wǎng)絡(luò)控制中心將信息存儲(chǔ)于驗(yàn)證表里。所述步驟B中，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互。在用戶認(rèn)證階段，一個(gè)用戶與另一個(gè)用戶進(jìn)行通話之前必須被認(rèn)證。對(duì)用戶的認(rèn)證過程為a.用戶向空
間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)發(fā)送信息；b.用戶端計(jì)算會(huì)話密鑰M會(huì)話密鑰, ) ；c.用戶端計(jì)算會(huì)話密鑰的用戶認(rèn)證碼施0( ,會(huì)話密鑰)，移動(dòng)用戶向空間接入點(diǎn)發(fā)送信息( ,4 ；d.當(dāng)空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)接收到用戶的認(rèn)證信息{&^,I之后，空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)將用戶的認(rèn)證信息( -,)和自身身份信息一同轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)控制中心。所述步驟C中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互。網(wǎng)絡(luò)控制中心向空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)轉(zhuǎn)和空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)身份信息。具體
步驟為a.網(wǎng)絡(luò)控制中心通過查找與^信息相關(guān)的驗(yàn)證表獲得信息；b.判
斷等式gsmod p是否成立，若成立則停止對(duì)用戶請(qǐng)求進(jìn)行驗(yàn)證，反之，則
需要對(duì)用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證，轉(zhuǎn)至子步驟c ;c.使用規(guī)則+獲得無(wú)；
d.計(jì)算可能存在的用戶公開密鑰和會(huì)話密鑰A(用戶公開密鑰，Tm] ;e.計(jì)算
可能存在的會(huì)話密鑰的信息認(rèn)證碼AiAC(Uw,Tm,可能存在的用戶會(huì)話密鑰)，并且確認(rèn)
可能存在的用戶會(huì)話密鑰)是否等于會(huì)話密鑰)，若二者相等，則用戶的請(qǐng)求被成功確認(rèn)，若二者不相等，則用戶的認(rèn)證請(qǐng)求被拒絕；f.網(wǎng)絡(luò)控制中心為用戶生成一個(gè)新的臨時(shí)身份信息并且更新驗(yàn)證表，然后向空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)發(fā)送信息{1 ,, ],冋網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的身份信息丨，如圖4所示。所述步驟C中，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互。空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)向用戶發(fā)送信，當(dāng)用戶接收到該信息時(shí)，其使用會(huì)話密鑰對(duì)此信息進(jìn)行解密，并且將解密后的^信息與用戶存儲(chǔ)的^信息進(jìn)行比較。然后在下一個(gè)用戶請(qǐng)求認(rèn)證階段，移動(dòng)用戶使用'來(lái)代替Tia。本發(fā)明的有益效果為提供一種空間網(wǎng)絡(luò)條件下的安全接入認(rèn)證方法，通過對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行初始化、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互和用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互和空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互等步驟，實(shí)現(xiàn)了空間網(wǎng)絡(luò)中用戶的接入安全。


圖I為現(xiàn)有空間網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證模型； 圖2為現(xiàn)有空間網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證流程示意 圖3為總的工作流程示意 圖4為網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互示意圖。
權(quán)利要求
1.一種空間網(wǎng)絡(luò)條件下的安全接入認(rèn)證方法，解決空間網(wǎng)絡(luò)中無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)用戶的安全接入問題，包括如下步驟 A、對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行初始化； B、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互和用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互； C、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互，以及空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟A其特征在于在初始化階段，首先在空間網(wǎng)絡(luò)中建立基于離散對(duì)數(shù)系統(tǒng)的加密算法，通過服務(wù)器獲取用戶的注冊(cè)信息，服務(wù)器為此用戶生成一個(gè)具有長(zhǎng)期有效的私用密鑰的簽名，并根據(jù)此簽名信息推斷其公用密鑰，此公用密鑰信息只能通過簽名信息恢復(fù)，而服務(wù)器的私用密鑰信息只能通過該服務(wù)器進(jìn)行恢復(fù)，當(dāng)用戶與網(wǎng)絡(luò)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，用戶對(duì)信息認(rèn)證碼進(jìn)行計(jì)算，該認(rèn)證碼在用戶注冊(cè)階段作為其與網(wǎng)絡(luò)控制中心的應(yīng)答響應(yīng)和簽名信息一起被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)控制中心，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制中心接收到該信息認(rèn)證代碼時(shí)，網(wǎng)絡(luò)控制中心通過用戶的公用密鑰對(duì)收到的信息認(rèn)證代碼進(jìn)行驗(yàn)證，如果該信息認(rèn)證代碼是正確的，則網(wǎng)絡(luò)控制中心對(duì)使用公用密鑰的用戶與相應(yīng)的臨時(shí)身份用戶之間的會(huì)話密鑰進(jìn)行推斷，然后網(wǎng)絡(luò)控制中心為該用戶在下一認(rèn)證階段生成一個(gè)新的臨時(shí)身份，使用被推斷的會(huì)話密鑰對(duì)該用戶的新臨時(shí)身份進(jìn)行加密，并且此被加密的信息被發(fā)送給用戶作為應(yīng)答響應(yīng)，一旦用戶確認(rèn)該信息是正確的，則認(rèn)證過程停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟A其特征在于網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇素?cái)?shù)，和具有基于離散對(duì)數(shù)系統(tǒng)的的乘法組 < 的生成器J其中g(shù)為p-1的大素?cái)?shù)因子，網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇一個(gè)長(zhǎng)期有效的私用密鑰X <g，相應(yīng)的公用密鑰為y = 。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟B其特征在于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互，在用戶注冊(cè)階段，移動(dòng)用戶向網(wǎng)絡(luò)控制中心發(fā)出接入請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)控制中心向用戶發(fā)送和公開密鑰信息,對(duì)于空間網(wǎng)絡(luò)中具有身份信息L1M的每一移動(dòng)用戶E/，網(wǎng)絡(luò)控制中心對(duì)該用戶分配一個(gè)初始臨時(shí)身份當(dāng)每一次該初始臨時(shí)身份經(jīng)過成功認(rèn)證后，該初始臨時(shí)身份在下一次認(rèn)證時(shí)將會(huì)被更新，然后網(wǎng)絡(luò)控制中心執(zhí)行以下子步驟完成用戶的注冊(cè)過程a.選擇隨機(jī)數(shù)IS* ；b.計(jì)算mod p和S = ^(Lrizj)x+ Ar'1 modf ；c.生成用戶的公開密鑰A(CZjdA),網(wǎng)絡(luò)控制中心將Ujs,和公開密鑰信息存儲(chǔ)于用戶的智能卡上，并且將這些信息向移動(dòng)用戶U進(jìn)行發(fā)布，然后網(wǎng)絡(luò)控制中心將信息{士),；,^}存儲(chǔ)于驗(yàn)證表里。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟B其特征在于實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互，在用戶認(rèn)證階段，一個(gè)用戶與另一個(gè)用戶進(jìn)行通話之前必須被認(rèn)證，對(duì)用戶的認(rèn)證過程為a.用戶向空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)發(fā)送信息;b.用戶端計(jì)算會(huì)話密鑰Af會(huì)話密鑰，Ts) ；c.首先，用戶端計(jì)算會(huì)話密鑰的用戶認(rèn)證碼，會(huì)話密鑰)，然后移動(dòng)用戶向空間接入點(diǎn)發(fā)送信息{&,^} ;d.當(dāng)空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)接收到用戶的認(rèn)證信息丨之后，空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)將用戶的認(rèn)證信息丨和自身身份信息一同轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)控制中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟C其特征在于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互，網(wǎng)絡(luò)控制中心向空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)[^，Lt和空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)身份信息，具體步驟為a.網(wǎng)絡(luò)控制中心通過查找與4信息相關(guān)的驗(yàn)證表獲得信息；b-判斷等式g5mod p是否成立，若成立則停止對(duì)用戶請(qǐng)求進(jìn)行驗(yàn)證，反之，則需要對(duì)用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證，轉(zhuǎn)至子步驟c ；c.使用規(guī)則s = k{Um、x + kr-1 modq獲得k ;d.計(jì)算可能存在的用戶公開密鑰WJmJ:)和會(huì)話密鑰,%(用戶公開密鑰，Tm) ;e.計(jì)算可能存在的會(huì)話密鑰的信息認(rèn)證碼！￡4(7( , ,可能存在的用戶會(huì)話密鑰)，并且確認(rèn)可nl存在的用戶會(huì)話密鑰)是否等于i^￡!4C(t ,JB， ,會(huì)^■舌密鑰)，若_■者相等，則用戶的請(qǐng)求被成功確認(rèn)，若二者不相等，則用戶的認(rèn)證請(qǐng)求被拒絕；f.網(wǎng)絡(luò)控制中心為用戶生成一個(gè)新的臨時(shí)身份信息^ ，并且更新驗(yàn)證表，然后向空間網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)發(fā)送信息{1 ，Tmxw ],空冋網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的身份信息}。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟C其特征在于實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互，空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)向用戶發(fā)送信息當(dāng)用戶接收到該信息時(shí)，其使用會(huì)話密鑰對(duì)此信息進(jìn)行解密，并且將解密后的^信息與用戶存儲(chǔ)的&信息進(jìn)行比較，然后在下一個(gè)用戶請(qǐng)求認(rèn)證階段，移動(dòng)用戶使用Tkfw來(lái)代替'Fid。
全文摘要
本發(fā)明提供一種空間網(wǎng)絡(luò)條件下的安全接入認(rèn)證方法，通過對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行初始化、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶和網(wǎng)絡(luò)控制中心之間認(rèn)證信息交互和用戶與用戶之間的認(rèn)證信息交互、實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制中心與空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的認(rèn)證信息交互和空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互等步驟，實(shí)現(xiàn)了空間網(wǎng)絡(luò)中用戶的接入安全。
文檔編號(hào)H04W12/06GK102761868SQ20121012811
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者黃東, 黃林果 申請(qǐng)人:黃林果