СПОСОБ ДОСТАВКИ КЛЮЧА С ПРОВЕРКОЙ ПОДЛИННОСТИ КОРРЕСПОНДЕНТА РАДИОСЕТИ Российский патент 2018 года по МПК H04L9/30 G06F21/62 

Изобретение «Способ доставки ключа с проверкой подлинности корреспондента радиосети» относится к области электросвязи, а именно к способам обеспечения криптографической связности корреспондентов сети радиосвязи и установления личности или полномочий пользователя данной радиосети.

Известны способы доставки ключа в системах радиосвязи с проверкой подлинности корреспондента. Так способ открытого распространения ключей Диффи-Хэллмана описан в [1, 2].

Его сущность заключается в том, что всем пользователям сети радиосвязи, в том числе А и В, известны большое простое число р и примитивный элемент а поля Галуа GF(p). Каждый пользователь имеет индивидуальный неповторяющийся конфиденциальный ключ, который случайным образом выбирается как целое число из интервала (1, р-1). Пользователи сети A и В располагают, соответственно, своими уникальными ключами X_A и Х_В, которые являются долговременными.

Корреспондент A с использованием своего конфиденциального ключа X_A вычисляет

которое является открытым (общедоступным) ключом и по открытому каналу радиосвязи передается пользователю В. Аналогичным образом корреспондент В формирует свой открытый ключ и полученное значение

где Z_B - открытый (общедоступный) ключ станции В, отправляет старшей станции А.

Из своего конфиденциального ключа X_A и принятого открытого ключа Z_B пользователь А формирует ключ направления связи

Таким же образом и пользователь В вычисляет K_BA.

В силу коммутативности операции умножения в рассматриваемой алгебраической группе, включающей X_A и Х_В, выполняется равенство: K_BA=K_AB, и с этого момента пользователь А может использовать K_BA как ключ для передачи подчиненной станции В конфиденциального ключа общей ключевой сети K_i.

Способ открытого распространения ключей Диффи-Хэллмана позволяет использовать открытые каналы связи для передачи конфиденциальной ключевой информации, но не устраняет необходимости аутентификации корреспондентов: неизвестно, с кем происходит обмен открытой ключевой информацией.

Известен способ формирования ключа шифрования-дешифрования [3], основанный на генерировании двух двоичных векторов чисел а и р, причем р является простым числом и р≥2ⁿ-1…, где n - длина ключа в битах, передачи по незащищенному каналу связи двоичных векторов чисел а и р каждому пользователю сети, генерировании пользователями сети независимо друг от друга секретных ключей X_A, … Х_В и формировании пользователями сети открытых ключей Y_A, … Y_B путем преобразования двоичных векторов секретного ключа и чисел а и р передачи по незащищенному каналу связи открытых ключей всем другим пользователям сети и формировании пользователями сети для связи с другим пользователем сети общего секретного подключа K=K_AB=K_BA путем преобразования двоичных векторов своего секретного ключа и открытого ключа другого пользователя сети

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ, описанный в заявке на изобретение [3], основанный на алгоритме открытого распределения ключей, заключающийся в том, что пользователи сети формируют для связи с другими пользователями сети двоичный вектор обратного элемента общего секретного подключа между пользователями сети K₀ путем преобразования двоичного вектора общего секретного подключа между пользователями сети и для передачи сообщения формируют двоичный вектор контрольной суммы передаваемого сообщения ξ, формируют шифрключ β путем сложения по модулю два битов двоичного вектора контрольной суммы передаваемого сообщения ξ с битами двоичного вектора общего секретного подключа K, закладывают его в шифрующее устройство, формирующее псевдослучайную последовательность символов максимальной длины 2ⁿ-1 для шифрования сообщения, формируют двоичный вектор а, путем сложения по модулю два битов двоичного вектора контрольной суммы передаваемого сообщения ξ с битами двоичного вектора обратного элемента общего секретного подключа между пользователями K₀ сети и передают его по каналу связи вместе с зашифрованным сообщением, а при приеме сообщения пользователи сети формируют двоичный вектор контрольной суммы передаваемого сообщения ξ путем сложения по модулю два битов принимаемого двоичного вектора а с битами двоичного вектора обратного элемента общего секретного подключа между пользователями сети K₀, а затем формируют шифрключ β путем сложения по модулю два битов двоичного вектора общего секретного подключа K и закладывают его в шифрующее устройство для дешифрования сообщения.

Недостатком указанного способа является невозможность использования данного способа в сетях радиосвязи, где необходима работа трех и более корреспондентов на едином ключе, а также требуется дополнительное определение подлинности корреспондентов сети, с кем ведется обмен открытыми и конфиденциальными ключами.

Технический результат направлен на построение способа доставки ключа конфиденциальной связи всем корреспондентам сети радиосвязи с одновременной проверкой подлинности корреспондента данной сети.

Технический результат достигается тем, что в известном способе формирования ключей шифрования-дешифрования, основанном на генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа X_i, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей , обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего X_A и принятого Z_B ключа направления связи , который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети K_i, при этом пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи S_i, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа X_i, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи C_i, удовлетворяющий условию , передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Z_i, который сжимается хэш-функцией до образа и подписывается по правилу , при этом подлинность отправителя А будет определяться при выполнении условия .

На фиг. 1 представлен способ передачи ключа K_i старшей станцией А абоненту В в системах радиосвязи, на фиг. 2 - способ процедуры проверки пользователем В подлинности старшей станции А.

Пусть корреспонденты А и В располагают модулем N, представленным как произведение двух больших простых чисел d и q, то есть N=d⋅q.

Каждый пользователь имеет личный конфиденциальный ключ формирования цифровой подписи, который также может быть записан в устройство в качестве долговременного. Личный ключ формирования цифровой подписи может также являться частью индивидуального конфиденциального ключа X_i каждого радиосредства. Так, станция А имеет личный ключ формирования цифровой подписи S_A, корреспондент В - S_B.

Из конфиденциального ключа формирования цифровой подписи для каждого i-го радиосредства вырабатывается свой открытый ключ проверки цифровой подписи C_i, удовлетворяющий условию

где ϕ(N) - функция Эйлера.

Данный открытый ключ проверки цифровой подписи является персональным идентификационным номером (ПИН) каждого радиосредства и может быть сообщен всем корреспондентам данной сети. Таким образом корреспондент В располагает открытым ключом C_A станции A.

Станция А формирует цифровую подпись своего открытого ключа Z_A. Открытый ключ Z_A сжимается хэш-функцией до образа , затем образ подписывается по правилу

и полученное значение E_A вместе с открытым ключом Z_A отправляет по открытому каналу связи корреспонденту В.

Проверка подлинности корреспондента А на станции B осуществляется путем сравнения принятого из канала открытого ключа Z_A и восстановленного из полученной криптограммы E_A значения

При выполнении условия , пользователь В убеждается в подлинности станции А.

Процесс аутентификации станцией А пользователя В осуществляется аналогично. В данном случае знание ключа проверки подписи не дает противнику возможности вычислить (вскрыть) ключ формирования подписи и таким образом навязать ложную ключевую информацию.

По сравнению с известным, предлагаемый способ доставки ключа K_i законным пользователям сети радиосвязи с использованием алгоритма открытого распространения ключей и аутентификацией на основе цифровой подписи:

1. Не требует предварительной рассылки грифованной ключевой информации.

2. Обеспечивает оперативное доведение ключевой информации общей связи до каждого пользователя сети радиосвязи и восстановление скрытой связи при произвольном числе компрометаций.

Список использованных источников

1. New Directions in Cryptography W. Diffie and M.H. Hellman. IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-22, Nov. 1976.

2. Хоффман, Л.Д. Современные методы защиты информации [Текст] / Л.Д. Хоффман. - М.: Сов. радио, 1980. - 237 с.

3. Заявка на изобретение RU №2004110662 A, 07.04.2004.

Изобретение относится к области электросвязи. Технический результат - построение способа доставки ключа конфиденциальной связи всем корреспондентам сети радиосвязи с одновременной проверкой подлинности корреспондента данной сети. Способ формирования ключей шифрования-дешифрования, основанный на генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа X_i, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей , обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего X_A и принятого Z_B ключа направления связи , который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети K_i, при этом пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи S_i, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа X_i, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи C_i, удовлетворяющий условию , передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Z_i, который сжимается хэш-функцией до образа и подписывается по правилу , при этом подлинность отправителя А будет определяться при выполнении условия . 2 ил.

Способ доставки ключа с проверкой подлинности корреспондента радиосети, заключающийся в генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа Х_i, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей , обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего X_A и принятого Z_B ключа направления связи , который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети K_i, отличающийся тем, что пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи S_i, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа X_i, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи С_i, удовлетворяющий условию С_i⋅S_i=1(modϕ(N)), передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Z_i, который сжимается хэш-функцией до образа и подписывается по правилу , при этом подлинность отправителя A будет определяться при выполнении условия .