專利名稱：一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)起源于美軍的分組無線網(wǎng)PRNET (Packet Radio Network),是一種由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端組成的一個多跳的臨時性自治系統(tǒng)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點可隨意移動、節(jié)點地位平等、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化、不需要基礎(chǔ)設(shè)施、快速部署、無需任何控制中心、具有很強的抗毀性，使其在軍事戰(zhàn)場、搶險救災(zāi)等環(huán)境中得到廣泛的應(yīng)用。但在充滿攻擊者的戰(zhàn)場環(huán)境下，敵人可以根據(jù)監(jiān)聽到的路由信息分析出源和目的節(jié)點身份，確定它們的物理位置，從而實施物理打擊或摧毀節(jié)點，如在戰(zhàn)場環(huán)境下部署的配備Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的士兵，他們之間的通信關(guān)系、身份、位置等需要具備隱秘性，否則敵人可以根據(jù)監(jiān)聽到的路由信息，分析出節(jié)點的身份、關(guān)系，進而獲得行動意圖，實施物理打擊，破壞相關(guān)軍事行動。為了使通信雙方不被暴露，人們提出了多種匿名路由協(xié)議，如SDAR、AN0DR、AnonDSR, SDDR、ARM、ASR,這些路由協(xié)議大都基于洋蔥路由和虛擬鏈路路由。通過分析現(xiàn)有的匿名路由協(xié)議，可知因建立路徑時解陷門和協(xié)商會話密鑰而引入大量的公鑰運算，消耗了大量的能量，為此，我們提出基于零知識證明的匿名路由協(xié)議一ERAP，該匿名路由協(xié)議在大幅減少公鑰運算量、降低路由開銷的同時，并沒有損失匿名性、安全性及實時性。所謂零知識證明，即證明者P向驗證者V證明某個論斷是正確的，但證明者P不向驗證者V提供任何有用的信息?；诹阒R證明的思想，F(xiàn)eige等人提出了Feige-Fiat-Shamir身份識別協(xié)議`，在該協(xié)議中，證明者P沒有泄露自己的秘密身份，也沒有向驗證者V證明其公開身份的合法性，其計算量遠(yuǎn)小于公鑰運算量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有匿名路由協(xié)議中存在的公鑰運算量大的問題，而提供一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，該匿名路由協(xié)議大幅減少了公鑰運算量，降低了能
量消耗。本匿名路由協(xié)議的技術(shù)方案是:
一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，該協(xié)議包括路由請求階段、路由應(yīng)答階段、數(shù)據(jù)傳輸階段三個階段，其中:
所述的路由請求階段，其具體步驟為:
第一步，當(dāng)節(jié)點X收到一個似 湖數(shù)據(jù)包后，通過對比似 湖數(shù)據(jù)包中的序列號，確定是否已收到過此似 湖數(shù)據(jù)包，若收到過，則丟棄；
第二步，若未收到過，則保存似 湖數(shù)據(jù)包，并使用自己生成的匿名公鑰及路由表中的共享的會話密鑰，替換RREQ數(shù)據(jù)包中的匿名公鑰及路由表中的共享的會話密鑰，之后廣播新的似 湖數(shù)據(jù)包；
第三步，通過將路由表中的共享的會話密鑰分別與會話密鑰表進行對比，檢查是否已經(jīng)是節(jié)點X-1共享會話密鑰；
第四步，保存數(shù)據(jù)，并通過構(gòu)陷門來檢驗自己是否是目的節(jié)點。所述的路由應(yīng)答階段，其具體步驟為:
第一步，首先使用自己的公鑰從中獲得目的節(jié)點、共享會話密鑰及對稱密鑰，之后使用共享會話密鑰從中解密獲得序列號和簽名，并通過簽名驗證數(shù)據(jù)未被修改；
第二步，構(gòu)造新的MSP數(shù)據(jù)包；
第三步，當(dāng)中間節(jié)點X接收到路由應(yīng)答包后，根據(jù)路由應(yīng)答包的第一部分是或者是經(jīng)過不同的方法驗證是否來自目的節(jié)點，保存在節(jié)點X的路由表。
·
所述的數(shù)據(jù)傳輸階段，其具體步驟為:
第一步，當(dāng)節(jié)點A接收到數(shù)據(jù)包后，檢查路由表中是否存在假名；
第二步，節(jié)點A使用源節(jié)點與下一跳節(jié)點共享的假名替換路由表中的假名，并生成與其下一跳共享的新的假名；
第三步，廣播數(shù)據(jù)包，通過原來路徑傳輸。本匿名路由協(xié)議的有益效果:
與已提出的匿名路由協(xié)議相比，本匿名路由協(xié)議大幅減少了公鑰運算量，且不需要預(yù)先在節(jié)點之間建立會話密鑰，協(xié)議通過三個途徑減少公鑰操作:1、使用零知識證明驗證協(xié)議構(gòu)造陷門，使得解陷門不再需要公鑰操作；2、將節(jié)點協(xié)商秘密信息工作轉(zhuǎn)移到路由應(yīng)答階段，使得只有路徑上的節(jié)點才進行公鑰解密操作，減少了協(xié)商密鑰時的公鑰操作量；3、充分利用已建立的相鄰節(jié)點的會話密鑰，減少不必要的密鑰協(xié)商工作。本匿名路由協(xié)在驗證協(xié)議構(gòu)造陷門以及在路由應(yīng)答階段使用匿名公鑰兩個途徑中，并沒有損失匿名性、安全性及實時性。


圖1是本匿名路由協(xié)議的路由信息表圖。圖2是本匿名路由協(xié)議的會話密鑰表圖。圖3是本匿名路由協(xié)議的路由請求階段示意圖。圖4是本匿名路由協(xié)議的路由應(yīng)答階段示意圖。圖5是本匿名路由協(xié)議的路由數(shù)據(jù)匿名路由傳輸示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明主要是闡述方法實現(xiàn)的思想，具體實現(xiàn)可根據(jù)具體的實施環(huán)境來進行，具體實施過程如下。具體零知識驗證協(xié)議構(gòu)造步驟如下:
步驟一:有一可信任中心秘密地選取形式為4r+3的兩個大素數(shù)/7、q,使得/7=/^是計算上難分解的，并公布《作為所有用戶的模，證明者P的秘密身份由小于《的々個數(shù)
組成，證明者p的公開身份為d，dk ,且
權(quán)利要求
1.一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，該協(xié)議包括路由請求階段、路由應(yīng)答階段、數(shù)據(jù)傳輸階段三個階段，其特征在于: 所述的路由請求階段，其具體步驟為: 第一步，當(dāng)節(jié)點X收到一個似 湖數(shù)據(jù)包后，通過對比似 湖數(shù)據(jù)包中的序列號，確定是否已收到過此似 湖數(shù)據(jù)包，若收到過，則丟棄； 第二步，若未收到過，則保存似 湖數(shù)據(jù)包，并使用自己生成的匿名公鑰及路由表中的共享的會話密鑰，替換RREQ數(shù)據(jù)包中的匿名公鑰及路由表中的共享的會話密鑰，之后廣播新的似 湖數(shù)據(jù)包； 第三步，通過將路由表中的共享的會話密鑰分別與會話密鑰表進行對比，檢查是否已經(jīng)是節(jié)點X-1共享會話密鑰； 第四步，保存數(shù)據(jù)，并通過解陷門來檢驗自己是否是目的節(jié)點； 所述的路由應(yīng)答階段，其具體步驟為: 第一步，使用自己的公鑰獲得目的節(jié)點、共享會話密鑰及對稱密鑰，使用共享會話密鑰從中解密獲得序列號和簽名，并通過簽名驗證數(shù)據(jù)未被修改； 第二步，構(gòu)造新的MSP數(shù)據(jù)包； 第三步，當(dāng)中間節(jié)點X接收到路由應(yīng)答包后，根據(jù)路由應(yīng)答包的第一部分是或者是ARREP驗證是否來自目的節(jié)點，保存在節(jié)點X的路由表； 所述的數(shù)據(jù)傳輸階段，其具體步驟為: 第一步，當(dāng)節(jié)點A接收到數(shù)據(jù)包后，檢查路由表中是否存在假名； 第二步，節(jié)點A使用源節(jié)點與下一跳節(jié)點共享的假名替換路由表中的假名，并生成與其下一跳共享的新的假名； 第三步，廣播數(shù)據(jù)包，通過原來路徑傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，其特征在于:所述的W湖數(shù)據(jù)包，其包含四個部分，第一部分包括數(shù)據(jù)包格式、RRE0)和一個全局唯一序列號{seqnum);第二部分包括
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于零知識證明的匿名路由協(xié)議，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。該協(xié)議包括路由請求階段，路由應(yīng)答階段，數(shù)據(jù)傳輸階段三個階段；在路由請求階段使用陷門尋找目的節(jié)點；相鄰節(jié)點協(xié)商會話密鑰放于路由應(yīng)答階段。本發(fā)明的優(yōu)點是第一，將零知識證明應(yīng)用到匿名路由協(xié)議中，使得解陷門不再需要公鑰運算；其次，將節(jié)點協(xié)商會話密鑰轉(zhuǎn)移到路由應(yīng)答階段，從而使得會話密鑰所需的公鑰運算量大幅降低；再次，充分利用各節(jié)點在其它路由過程中所建立好的會話密鑰，進一步減少協(xié)商會話密鑰所需公鑰運算量；從而實現(xiàn)在不降低安全性和匿名性的前提下，大幅降低能量開銷和路由建立時延。
文檔編號H04L9/30GK103117852SQ201310033430
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者李千目, 戚湧, 張宏, 張功萱, 侯君 申請人:無錫南理工科技發(fā)展有限公司