网络端点C2发送的请求网络端点Cl的公钥信息（IDC1， PKci)； 2b)目标网络端点C2在接收到请求网络端点Cl发送的信息后，解析请求网络端点Cl的 临时证书CAA1 {Cl} = SIGA1 (SN!，IDC1，PKC1，TA!)，其中，SN!表示请求网络端点C1的临时证书索 引号，ΤΑ!表示请求网络端点Cl的临时证书有效时间，ID C1，PKC1表示请求网络端点Cl的公钥 信息； 2c)将第二安全域代理A2发送的公钥信息（IDq，PKC1)与解析临时证书CAm {C1}得到的 公钥信息（IDq，PKq)进行对比，如果两者相同，验证通过，否则验证失败。4. 根据权利要求1所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中所述步骤(3)计 算交互式临时公钥S2是借鉴Diffie-Hellman算法，按如下步骤计算： 3a)目标网络端点C2选取大素数q和其本原根g，其中，大素数q和其本原根g与请求网络 端点C1选取的相同； 3b)目标网络端点C2选取一个随机整数X2作为临时私钥，其中X2〈q， 3c)根据3a)和3b)，得到交互式临时公钥S2:gx2mod q。5. 根据权利要求1所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中所述步骤(4)中 请求网络端点C1通过第二安全域代理A2对目标网络端点C2产生的临时证书CA A2{C2}验证签 名的有效性，按如下步骤进行： 4a)第一安全域代理A1向请求网络端点C1发送的目标网络端点C2的公钥信息（IDC2， PKC2); 4b)请求网络端点Cl在接收到目标网络端点C2发送的信息后，解析目标网络端点C2的 临时证书CAA2 {C2} = SIGA2(SN2，IDC2，PKC2，TA 2)，其中，SN2表示目标网络端点C2的临时证书索 引号，TA2表示目标网络端点C2的临时证书有效时间，ID C2，PKC2表示目标网络端点C2的公钥 信息； 4c)将第一安全域代理A1发送的公钥信息（IDC2，PKC2)与解析临时证书CAA2 {C2}得到的 公钥信息（IDC2，PKC2)进行对比，如果两者相同，验证通过，否则验证失败。6. 根据权利要求1所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中所述步骤(5)中 请求网络端点C1和目标网络端点C2分别在多个周期内对自身的非交互式会话密钥ΚΙ，K2进 行计算，按如下步骤进行： 5a)初始化参数 5al)构造比特串集合5"，根据比特串集合Sn中已存在的最后一个比特串S按照字典序排 列算法得到下一个比特串S+，并生成(n+1)级的多线性群(A..Sn+1，其中， 比特串S的长度小于等于η比特，η为大于0的整数； 5a2)令比特串集合Sn*的每个比特串S在单个线性群箣中选取多线性生成元hs，将G s表 示线性群运算公式e(hsi，hS2, . . . .hsi)，其中，比特串S = bib2…bi，l$n，b是比特串S的比特 位，Gse单个线性群€丨，·同时从单个线性群的(n+1)阶^严中随机选取元素(g， gl，"_，gn); 5b)参数初始化完成后，进行多个周期的计算，即将每一个周期按顺序使用比特串集合 Sn中的比特串S，其中，5 = 第一个周期Τι:比特串S = 0，1 = 1，线性群运算公式Gs = e(ho)， 请求目标端点Cl计算非交互式会话密钥Kl^eWs'g〗，...，gn，S2)， 目标网络端点C2计算非交互式会话密钥. . .，gn，Sl) 第二个周期T2比特串S = 00，l = 2,线性群运算公式Gs = e(ho，hoo)， 请求网络端点〇1计算非交互式会话密钥1(12 = 6(6/1，83，"_，811，32)， 目标网络端点C2计算非交互式会话密钥K22 = e (G/2，g3，…，gn，S1); 第t个周期Tt:比特串S = bib2'"bi，l〈n，线性群运算公式Gs = e(hbi，hbib2, ·...， hblb2.....bi)， 请求网络端点Cl计算非交互式会话密钥ΚΙ13 = e(Gsxl，gi+i，…，gn，S2) 目标网络端点C2计算非交互式会话密钥K2t = e (G/2，g1+1，…，gn，SI) 其中，xl和x2分别为请求网络端点Cl和目标网络端点C2选取的随机整数，g1+1，…，8"是 从单个线性群的(n+1)阶(S/Μ中随机选取的元素，S1，S2分别是请求网络端点C1和目标网络 端点C2的交互式临时公钥。 以此类推，最后一个周期Tm: S = 11. . . 1，1 = n，线性群运算公式Gs = e(ho，hQQ，....， ^^…?，其中，!!^〗1^1-〗， 请求网络端点Cl计算非交互式会话密钥Klm=e(Gsxl，g x2) 目标网络端点C2计算非交互式会话密钥K2m=e(Gsx2，g x1)。7. 根据权利要求2所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中步骤5al)中构 造比特串集合Sn，按如下步骤进行： 首先，初始化比特串集合Sn为空，即其中没有比特串： 接着，设置比特串集合Sn*的比特串的最大长度n，n为大于0的整数； 然后，在空比特串集合Sn中添加第一个比特串S^O; 最后，通过比特串集合Sn中的第一个比特串Si，使用字典序排列算法计算出其他比特 串，依次填充到比特串集合Sn中。8. 根据权利要求2所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中步骤5al)中利 用字典序排列算法在比特串集合Sn中通过已存在的最后一个比特串S得到下一个比特串S+， 按如下步骤进行： 首先，在比特串集合S#取已存在的最后一个比特串Szbibr-bhlSn; 然后，构造一个下标集合Is{lSiSl:bi = 0}，其中，b是比特串S的比特位，S是前一步取 到的比特串； 最后，根据前两个步骤计算下一个比特串S+，其计算方法是： 当l〈n时，则下一个比特串S+ = S| |0,即在比特串S的最后一个比特位后面添加0; 当l=n时，如果比特串S=ln,即比特串S的η个比特位全是1，则比特串S已更新到最后一 个，否则，设j为比特串S中最后一个比特位等于0的下标，则下一个比特串S+zh……Vd。9. 根据权利要求1所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中所述步骤(6)中 关于协商出新的交互式临时公钥对，是指请求网络端点C1和目标网络端点C2在完成多个周 期的非交互式会话密钥对的计算后，将前一个交互式临时公钥对作废，然后重新按照步骤 (1)-(4)计算出新的交互式临时公钥对。10. 根据权利要求1所述的空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，其中步骤(6)中进 行下一轮周期性的非交互式会话密钥对的更新，是指请求网络端点C1和目标网络端点C2利 用步骤(1)-(4)协商出的新的交互式临时公钥对，按照步骤(5)的方法重新计算非交互式会 话密钥对，其中，步骤(5)包含多个周期，每个周期都要计算出一个非交互式会话密钥对。
【专利摘要】本发明公开了一种空间信息网跨域的端到端密钥交换方法，主要解决现有技术在进行跨域的端到端密钥交换时存在的兼容性低、时延长及未考虑空间信息网周期性的问题。其实现方案是：1.请求网络端点和目标网络端点分别计算他们的交互式临时公钥，并发送相关信息给对方；2.请求网络端点和目标网络端点终止交互后，分别计算多个周期的自身的非交互式会话密钥，每一周期结束后，两者的会话密钥交换一次。本发明在不涉及各安全域安全体制的情况下，仅需要一次端到端的协议交互，就能支持周期性的多个会话密钥的非交互式协商，不仅保证了网络传输的安全性，而且可改变周期，以适应空间信息网的变化，可用于在空间信息网中实现信息跨域端到端的安全传输。
【IPC分类】H04L9/08, H04L9/30, H04W12/04
【公开号】CN105610575
【申请号】CN201510607554
【发明人】张俊伟, 龙奔, 马建峰, 李兴华, 马卓, 姜奇, 李晨
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年9月22日