专利名称：一种新口令认证方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息网络安全技术领域，特别是一种新口令认证方法和装置。
技术背景
信息安全是指通过保护应用、数据或者设备，使其免受非法授权的访问或使用，以 达到保护信息和资源、保护用户及其私有性等目的，并确保在各种攻击下，应用和数据在传 输过程中的安全性。数据安全作为信息安全最基本、最重要的环节，一直是人们关注的焦 点。重要信息流逝，将给个人、企业带来损失，因此对重要信息进行加密，具有非凡的意义。 随着信息安全要求的不断提高，随之而来的是层出不穷的各种口令加密算法，比如DES等， 再结合不可逆的哈希算法以生成加密密钥，比如MD4等，这是目前主流软件的口令加密方 式，而加密密钥的生成是这个过程中最重要的一个步骤，只要保持传输过程中加密密钥的 安全性以及口令的安全性，就可以保证加密数据的安全性。随着科技的不断发展，各种攻击 手段也随之跟进，因此对于哈希算法的安全性要求也随之提高。
就目前的技术水平而言，想要逆推现在的主流哈希算法或者利用CPU的计算能力 来穷举哈希算法以取得密钥，显得有点力不从心，要花费的代价甚至超过数据本身的价值。 然而并行解析技术的的出现改变了这一局面。
目前主流软件的信息加密存在一定的缺陷，口令穷举的数据路径具有高度的并行 性，并行技术已然对传统口令学构成了巨大的威胁。对于这类简单的加密算法要解析口令， 将是瞬间的事情，而口令一旦泄露了，数据就没有安全性可言。如果采用复杂的加密过程， 比如增加哈希算法的循环轮次，虽然可以从一定程度上增加算法的抗并行平台解析性，但 是也会增加数据解密的性能损耗，甚至使实时性得不到保证。下面分析几款主流软件加密 算法缺陷
NT Hash、MD5、SHAl等哈希算法，属于计算密集型算法，利用并行技术可轻易对其 进行技术，因此直接利用哈希算法加密用户口令的软件，其安全性已大幅降低，比如QQ09 的用户口令就是采用若干次MD5+TEA的方式进行加密，属于计算密集型，其在并行平台上 的口令解析速度已达10亿/s的数量级。
PDF的用户口令采用50次MD5+20次RC4的方式加密，它通过少许循环增加计算量 以增强软件安全性，但由于RC4只采用大小为256个字节的密钥调度数组，也可轻易得到并 行加速，从而导致安全性降低。
Office07采用5万次SHA1+AES的方式加密，而Office采用10万次SHA1+AES的 方式，它们都是通过增加哈希轮次以增加软件的安全性，该方式哈希算法比较单调，数据并 行度比较高，OfficelO则减半，但解密时间却增倍。
文档压缩软件WinRAR是另外一个通过增加哈希轮次以增加软件安全性的典型， 单纯增加哈希轮次虽然可从较大程度上保证安全性，但同时会影响解密的实时性。
存储加密软件TrueCrypt的加密有3种哈希+8种加密算法供用户选择，算法虽然 比较多样，但是一旦算法被确定下来，其数据路径也具有高度的并行性，也可以轻易被并行平台解析。据了解，TrueCrypt中RIPEMD160+AES的加密方式通过并行加速。 发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能有效抵抗口令解析的新口令 认证机制，在算法过程中安插了不同的哈希算法选择，不同的口令，其数据路径可能完全不 一样，可以有效打破并行平台的多线程机制。该算法过程不仅有大量的片外存储器存取操 作(Box读写)，能在数据读写上造成很大的延迟，有效遏制了并行平台的数据吞吐率，又通 过循环次数为N的主循环体增加计算量，从而致使并行平台口令解析无法进行，而且最后 输出的密钥也是一个哈希值，同样具有哈希算法的安全性。
本发明提供了一种新口令认证方法，包括
步骤1，接收输入的原始口令；
步骤2，生成随机值hit值；
步骤3，根据所述随机值Mlt值和所述原始口令(Password)，通过哈希算法生成 初始密钥Hash。；具体为=Hashtl = H。(salt+password)，记Hash。的大小为Ltl个字节；
步骤4，用Hash。通过字符串转换，生成初始密钥向量D，HaShQ的大小为Ltl个字节， D是一个大小为2*1^个字节的4维向量数组[X，y, z, w]；
步骤5，根据初始密钥Hashtl,通过混合逻辑填充，初始化密钥盒Box，
步骤6，根据初始化密钥盒Box和初始密钥向量D，通过逻辑运算，生成新密钥向量 D，；
步骤7，取新密钥向量D’为最终密钥key。
优选地，所述步骤6之后还包括步骤
根据所述初始密钥向量D和所述初始化密钥盒Box，通过对初始化密钥盒Box进行 混合逻辑填充，生成新的密钥盒Box ；
之后还包括循环计算步骤，具体包括
设置循环上限为N ；
选择哈希算法；
在每一次循环计算中，根据当前密钥向量D’n的第一个字节D’n(0)选择不同的哈 希算法；所述η为大于或等于零，小于N的整数，表示当前循环轮次，N为循环上限，当η = 0时，D’ ^为所述步骤6所生产的密钥向量D’ ；
根据当前循环第η次和当前密钥向量D’n，构造下一轮循环过程密钥Hashn+1 ；具体 为:Hashn+1 = H(n+D，n), η e
根据Hashn+1生成下一轮循环过程密钥向量Dn+1，具体为Dn+1 = Convert_to_ String(Hashn+1)；所述Convert_to_String为字符串向量转化函数；
根据下一轮循环过程密钥向量Dn+1和新的密钥盒Box，通过逻辑运算，生成下一轮 循环过程新密钥向量D’n+1 ；
所述步骤7 “取新密钥向量D’n+1为最终密钥key”，为最后一次循环η = N-I时计 算得到的新密钥向量D’n。
本发明还公开了一种新口令认证装置，包括
接收模块，用于接收输入的原始口令；
随机值生成模块，用于生成随机值，确保同一口令、同一数据在不同时刻最终的加 密信息不一样；
初始密钥生成模块，与接收模块和随机值生成模块相连，用于根据随机值和原始 口令，通过哈希算法生成初始密钥Hash。；
初始密钥向量生成模块，与初始哈希值生成模块相连，用于用Hash。通过字符串转 换，生成初始密钥向量D ；
初始密钥盒生成模块，与初始密钥生成模块相连，根据该模块生成的初始密钥 Hash0,通过混合填充，初始化密钥盒Box ；
新密钥向量生成模块，与所述初始密钥向量生成模块和所述初始密钥盒Box生成 模块相连，用于根据初始化密钥盒Box和初始密钥向量D，通过逻辑运算，生成新密钥向量 D，；
最终密钥生成模块，与所述新密钥向量生成模块相连，用于取出新密钥向量D’，作 为最终密钥key输出。
优选地，为了达到更好的效果，还包括新密钥盒Box生成模块和循环计算模块；
新密钥盒Box生成模块，与初始密钥向量生成模块和初始密钥盒Box生成模块相 连，用于根据初始密钥向量D和初始化密钥盒Box，通过对初始化密钥盒Box进行自身逻辑 填充，生成新的密钥盒Box;
循环计算模块，与所述新密钥盒Box生成模块、新密钥向量生成模块相连，用于根 据设置的循环次数N进行循环计算，每次循环中，选择哈希算法，根据当前循环第η次和当 前密钥向量D’ η，构造下一轮循环过程密钥Hashn+1，并根据Ha shn+1生成下一轮循环过程密 钥向量Dn+1，并根据下一轮循环过程密钥向量Dn+1和密钥盒Box，生成下一轮循环过程新密 钥向量D’ n+1，并把最后一环节的循环计算得到的D’ N作为最终密钥向量发送给最终密钥生 成模块；
所述η为大于或等于零，小于N的整数，表示当前循环轮次，N为循环上限，当η = 0时，D’ ^为所述新密钥向量生成模块所生产的密钥向量D’。
本发明的有益效果是，利用随机&ilt值，增加了算法过程的随机特性，安插了不 同的哈希算法选择，使不同口令具有不同的数据路径，从而打破平行平台的多线程机制；哈 希算法的输入数据块生成方式以及哈希的数据输入方式；算法通过一个主循环体实现密钥 盒Box、哈希算法、哈希输入数据的不断更新，增加适当的内存存取次数以及计算量，遏制了 并行平台的数据和指令吞吐率，从而致使并行平台口令解析无法进行；整个算法过程是不 可逆的，算法最后的输入时一个哈希值，同样具有算法的安全性。非法授权者在不知道口令 的情况下，想要尝试口令以取得机密数据，几乎是不可能的。该算法的安全性极高，弥补了 当前软件加密的安全缺陷，可抵抗口令暴力解析，能有效保护用户口令和数据的安全性。
图1为本发明的一种新口令认证方法流程示意图；具体实施方式
参见图1所示，本发明的一种新口令认证方法，包括
步骤1，接收输入的原始口令；
步骤2，生成随机值，口令学上习惯称之为Mlt值；
本步骤中，生成随机值&ilt值，确保即使同一口令、同一数据，不同时刻输出的加 密数据不一样，增加该方法的随机性。
步骤3，根据随机值Mlt值和原始口令(Password)，通过哈希算法生成初始密钥 Hash0；
本步骤中，随机值Mlt值和原始口令(Password)为输入，选取现有的哈希算法中 的一种，当成默认哈希算法H。，H0可以为MD5、SHAl, RIPEMD160等算法。具体为=Hashtl = H0(salt+password)；记 Hash。的大小为 L。个字节。
步骤4，用Hash。通过字符串转换，生成初始密钥向量D ；
本步骤具体为把Hash。转为字符串向量，记为D，则D是一个大小为2*LQ个字节的 4 维向量数组[x，y，z，w]，每一维占用一个字节D = Convert_to_String(Hash0)；这里 Convert_ to_String是实现字符串向量转化的函数接口，可自行实3 ，其输入为Hash。，输出为D。
比如=Hash0 = 0x11223300，L0 = 4 个字节；则
D = Convert_to_String (Hash0)
= Convert_to_String (0x11223300)
=〃 11223300〃
D 变为 8 个字节，且[‘1，，‘1，，‘2，，‘2，]和[‘3，，‘3，，‘0，，‘0，]分别组成 2个4维向量。
步骤5，根据初始密钥Hashtl,通过混合填充，初始化密钥盒Box ；
这里，由于Box是通过密钥生成的，故常称之为密钥盒。
本步骤中，密钥盒Box初始化以初始密钥HashO和Box自身为输入，进行填充混 合，定义Box如下unsigned int Box [4] [256] 0具体混合填充方法如下，其中％表示求余运算，&表示按位与运算，“表示异或运算
权利要求
1.一种新口令认证方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤1，接收输入的原始口令；步骤2，生成随机值Mlt值；步骤3，根据所述随机值Mlt值和所述原始口令，通过哈希算法生成初始密钥Hash。； 具体为HashQ = HQ(salt+password)，记 Hash。的大小为 Ltl 个字节；步骤4，用Hash。通过字符串转换，生成初始密钥向量D，HaShQ的大小为Ltl个字节，D是 一个大小为2礼。个字节的4维向量数组[X，y，ζ, w]；步骤5，根据初始密钥Hashtl,通过混合逻辑填充，初始化密钥盒Box，步骤6，根据初始化密钥盒Box和初始密钥向量D，通过逻辑运算，生成新密钥向量D’ ；步骤7，取新密钥向量D’为最终密钥key。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6之后还包括步骤根据所述初始密钥向量D和所述初始化密钥盒Box，通过对初始化密钥盒Box进行混合 逻辑填充，生成新的密钥盒Box ； 还包括循环计算步骤，具体包括 设置循环上限为N; 选择哈希算法；在每一次循环计算中，根据当前密钥向量D’n的第一个字节D’n(0)选择不同的哈希算 法；所述η为大于或等于零，小于N的整数，表示当前循环轮次，N为循环上限，当η = 0时， 为所述步骤6所生产的密钥向量D’ ；根据当前循环第η次和当前密钥向量D’ η，构造下一轮循环过程密钥Hashn+1 ；具体为 Hashn+1 = H(n+D，n), η e
；根据初始密钥Hash0，通过混合逻辑填充，初始化密钥盒Box，根据初始化密钥盒Box和初始密钥向量D，通过逻辑运算，生成新密钥向量D’；取新密钥向量D’为最终密钥key。该方法的安全性极高，弥补了当前软件加密的安全缺陷，可抵抗口令暴力解析，能有效保护用户口令和数据的安全性。
文档编号H04L9/32GK102045169SQ20101059038
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张永光, 张雪峰, 汤伟宾 申请人:厦门市美亚柏科信息股份有限公司