本發(fā)明涉及一種高效的門限加密方案，屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)在社會、政治、經(jīng)濟等方面的作用日益突出，人們的日常生活和工作也越來越依賴計算機網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)在給人們帶來便利的同時，也帶來了信息安全問題，如隱私數(shù)據(jù)泄漏，惡意攻擊等。如何有效的防止信息的泄密，保證信息的安全，已成為信息科學領(lǐng)域的一個研究熱點。shamira和blakleyg在1979年分別獨立提出了秘密共享概念，其主要思想是將秘密分成n份影子，分發(fā)給n個參與者。其中任意t個多于t個參與者協(xié)同合作就可以恢復秘密。這種(t,n)門限加密方案的主要特點是能夠分散安全風險，保證數(shù)據(jù)的安全性。在保證數(shù)據(jù)安全性的條件下，提高(t,n)門限加密方案的效率，使得多方用戶在數(shù)據(jù)進行加解密過程中能夠高效的操作，也是十分重要的一個問題。
下面首先對相關(guān)概念進行說明和解釋：
一、hash函數(shù)
hash函數(shù)是密碼學體系中的一個重要的組成部分，它也被稱為散列函數(shù)，能夠把任意有限長度的輸入串m映射成某一固定長度的輸出串h，公式表示為：h＝h(m)。一個hash函數(shù)h＝h(x)需要滿足以下條件：
(1)輸入的x的長度是任意的，但是輸出的h的長度確是固定相同的；
(2)對于任意給定的輸入x，計算輸出h是容易的；而反過來，給定輸出h，找到輸入x使得h＝h(x)在計算上是不可行的；
(3)找出兩個不同的輸入x和x'，即x≠x'，使得h(x)＝h(x')在計算上是不可行的；給定一個輸入x，找出另一個不同的輸入x'，即x≠x'，使得h(x)＝h(x')在計算上是不可行的。
二、rsa加密算法
rsa是一個基于數(shù)論的非對稱(公開鑰)密碼體制，是一種分組密碼體制。它的安全性是基于數(shù)論和計算復雜性理論中：求兩個大素數(shù)的乘積在計算上是容易的，但是要分解兩個大素數(shù)的積求出它的素因子在計算上是困難的。該算法的主要實現(xiàn)方法為：首先選取兩個大素數(shù)p和q，滿足|p|≈|q|，計算并公開它們的乘積n＝pq；其次再確定公鑰，選擇一個整數(shù)e，滿足gcd(e,φ(n))＝1，其中φ(n)＝(p-1)(q-1)；最后計算解密密鑰d，滿足ed≡1modφ(n)，則公鑰為(n,e)，私鑰為(n,d)。那么對于數(shù)據(jù)m進行加密為：c＝memodn，解密為：m＝cdmodn。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高效的門限加密方案，并且在保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中安全性的同時，也保證了算法的效率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高效的門限加密方案，其特征是，包括如下步驟：
1)密鑰生成：生成加密所需的公私鑰對；
2)密鑰分配：將生成的私鑰分成不同的密鑰片段分發(fā)給相應(yīng)的實體，并公開相應(yīng)的參數(shù)；
3)數(shù)據(jù)加密：對于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，并使用自己的密鑰片段進行初步的解密，將半密文發(fā)送給數(shù)據(jù)接收方；
4)密文解密：接收到發(fā)送的半密文，使用擁有的密鑰片段對半密文進行解密。
進一步的，所述密鑰生成的步驟為：
首先選取兩個大素數(shù)p和q，使得|p|≈|q|，計算并公開它們的乘積n＝pq，其次在確定公鑰e，滿足gcd(e,φ(n))＝1，其中φ(n)＝(p-1)(q-1)，最后計算相應(yīng)的解密密鑰d：使得d≡e-1modφ(n)。
進一步的，所述密鑰分配的步驟為：
步驟2-1：隨機選取一個大素數(shù)p和a0，其中a0∈zp-1，令函數(shù)f(x)＝d+a0x，其中d為密鑰生成過程中的解密密鑰，zp-1為整數(shù)p-1的加法循環(huán)群，該群為參數(shù)選擇的空間；
步驟2-2：為每一個數(shù)據(jù)接收方選取一個xi，則對于n個不同的數(shù)據(jù)接收方，有整數(shù)集合{x1,x2,…,xn}，然后計算出各自的密鑰片段di＝f(xi)modp-1，i＝1,2,…,n，xi表示系統(tǒng)為數(shù)據(jù)接收方選取的一個隨機的整數(shù)，di表示各數(shù)據(jù)接收方計算的密鑰片段；
步驟2-3：公開選取的整數(shù)集合{x1,x2,…,xn}，并通過安全信道將生成的密鑰片段di發(fā)送給對應(yīng)的數(shù)據(jù)接收方i。
進一步的，所述數(shù)據(jù)加密的步驟為：
步驟3-1：假設(shè)數(shù)據(jù)m需要在實體i與實體j之間進行傳輸，則實體i對數(shù)進行rsa加密c1＝memodn；
步驟3-2：隨后對加密的密文c1進行初步的解密
步驟3-3：將生成的半密文ch發(fā)送給實體j。
進一步的，所述密文解密的步驟為：實體j接收到實體i發(fā)送的半密文ch，恢復數(shù)據(jù)：
進一步的，所述密文解密的解密過程的正確性由下列方程式證明：
k表示任意一個整數(shù)。
本發(fā)明所達到的有益效果：
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：在整個的加密過程中將密鑰分成了(2,n)的門限加密方案，在數(shù)據(jù)傳輸過程中保證了數(shù)據(jù)的安全性，同時任意兩個密鑰片段就可以對密文進行解密操作，這也提高了算法的執(zhí)行效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明高效門限加密方案流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
如圖1所示，一種高效的門限加密方案，包括如下步驟：
1)密鑰生成：生成加密所需的公私鑰對；
2)密鑰分配：將生成的私鑰分成不同的密鑰片段分發(fā)給相應(yīng)的實體，并公開相應(yīng)的參數(shù)；
3)數(shù)據(jù)加密：對于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，并使用自己的密鑰片段進行初步的解密，將半密文發(fā)送給數(shù)據(jù)接收方；
4)密文解密：接收到發(fā)送的半密文，使用擁有的密鑰片段對半密文進行解密。
本實施例中，所述密鑰生成的步驟為：
首先選取兩個大素數(shù)p和q，使得|p|≈|q|，計算并公開它們的乘積n＝pq，其次在確定公鑰e，滿足gcd(e,φ(n))＝1，其中φ(n)＝(p-1)(q-1)，最后計算相應(yīng)的解密密鑰d：使得d≡e-1modφ(n)。
本實施例中，所述密鑰分配的步驟為：
步驟2-1：隨機選取一個大素數(shù)p和a0，其中a0∈zp-1，令函數(shù)f(x)＝d+a0x，其中d為密鑰生成過程中的解密密鑰，zp-1為整數(shù)p-1的加法循環(huán)群，該群為參數(shù)選擇的空間；
步驟2-2：為每一個數(shù)據(jù)接收方選取一個xi，則對于n個不同的數(shù)據(jù)接收方，有整數(shù)集合{x1,x2,…,xn}，然后計算出各自的密鑰片段di＝f(xi)modp-1，i＝1,2,…,n，xi表示系統(tǒng)為數(shù)據(jù)接收方選取的一個隨機的整數(shù)，di表示各數(shù)據(jù)接收方計算的密鑰片段；
步驟2-3：公開選取的整數(shù)集合{x1,x2,…,xn}，并通過安全信道將生成的密鑰片段di發(fā)送給對應(yīng)的數(shù)據(jù)接收方i。
本實施例中，所述數(shù)據(jù)加密的步驟為：
步驟3-1：假設(shè)數(shù)據(jù)m需要在實體i與實體j之間進行傳輸，則實體i對數(shù)進行rsa加密c1＝memodn；
步驟3-2：隨后對加密的密文c1進行初步的解密
步驟3-3：將生成的半密文ch發(fā)送給實體j。
本實施例中，所述密文解密的步驟為：實體j接收到實體i發(fā)送的半密文ch，恢復數(shù)據(jù)：
本實施例中，所述密文解密的解密過程的正確性由下列方程式證明：
k表示任意一個整數(shù)。
本發(fā)明較現(xiàn)有的門限加密方案，由于彼此所持有的密鑰片段是不同的，更適用于多用戶之間數(shù)據(jù)的傳輸，而且數(shù)據(jù)是通過半密文進行傳輸?shù)?，在解密時通過自身的密鑰片段就可以很快的恢復明文。與同類的門限加密方案相比，在保證數(shù)據(jù)安全性的情況下，本發(fā)明的構(gòu)造簡潔、高效。
下面將對本發(fā)明的高效門限加密方案應(yīng)用于企業(yè)的情況進行說明。
依照本發(fā)明的步驟，當政府部門或大型企業(yè)應(yīng)用本發(fā)明的門限加密系統(tǒng)時，如一個大型的企業(yè)有a、b、c、d這樣四個分布在各地的部門，那么部門之間會需要進行文件以及技術(shù)方面的交流。在這樣一個網(wǎng)絡(luò)信息高速發(fā)展的時代，更多的企業(yè)會選擇在網(wǎng)絡(luò)之間進行數(shù)據(jù)之間的交流和傳輸，有些數(shù)據(jù)是在部門內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)上傳輸，而部門之間數(shù)據(jù)的傳輸更多的是通過公網(wǎng)進行傳輸，而有些機密的文件和技術(shù)是不能夠讓第三方知道的，這就需要部門之間在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中進行數(shù)據(jù)的加密，而該門限加密方案就可以很好的解決這一問題。由企業(yè)生成密鑰，并將密鑰片段發(fā)送給a、b、c、d四個部門，當企業(yè)與a、b、c、d部門中任意一個進行數(shù)據(jù)傳輸時，就可以很好的保證數(shù)據(jù)的安全。由于每個部門所持有的密鑰片段是不同的，所以當一個部門的密鑰被泄漏時，并不影響其他部門數(shù)據(jù)的安全性，同時該門限加密算法的效率很高，很適合企業(yè)使用。
所以，本發(fā)名帶來的有益效果是：增強了門限加密方案的適用性，尤其適用于企業(yè)中部門之間通過公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場景。
該方法主要是保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全，以防信息的泄漏，并大大提高了加解密的效率。該門限加密方案有效的保護了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全，數(shù)據(jù)在信道上傳輸過程中是以半密文的形式傳輸?shù)?，由于不同用戶的密鑰片段的不同，保證了數(shù)據(jù)的安全性；由于hash函數(shù)具有不可逆性，以及任意一方想通過自身密鑰片段推出完整密鑰等價于求解(2,n)的門限問題，在模數(shù)n足夠大的情況下，推出完整密鑰的概率趨于0；在保證數(shù)據(jù)安全的情況下，該方案的效率也是非常高的，用戶可以使用任意兩個密鑰片段就可以對半密文數(shù)據(jù)進行解密，而且方案中大部分的運算的時間復雜度為o(1)，除了密鑰分發(fā)過程中，模加運算的復雜度為o(n)，可以看出該方案在效率和功能性上均有顯著提高，構(gòu)造簡潔、高效。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。