。它输入的 是系统参数params、一个对应深度为t < L的本叶子节点RHI0的身份矢量IDt、和本叶子节 点RHI0的私钥SKt。这个算法输出此叶子节点连接的所有MHN用户的身份认证签名sig t。
[0025] 步骤4 :注册（Register):此算法也是由叶子节点RHI0执行的。它的输入包括一 个在分层树中位于1 < L的MHN用户的身份矢量ID1= (ID p ID2，…，ID)，和一个对应身份 矢量IDh的私钥SK ^。本算法输出这个MHN用户的私钥士。
[0026] 握手阶段：在本步骤中，两个MHN用户A和B希望建立一个虚拟链接。本步骤包括 三个算法，同时在A和B用户端运行。本文仅仅描述MHN用户A端的运行工作，B端的工作 与它与A端类似。算法运行状况如下。
[0027] 步骤1 :ID认证签名（IDAuthSign):它的输入包括NHN用户A的身份矢量取、在 准备阶段生成的相对应的密钥SKA，一个时间戳tA。这个算法输出一个由私钥片段secretA 生成共享密钥片段shareA，和一个签名SA。
[0028] 步骤2 :ID认证确认（IDAuthVerify):它的输入包括NHN用户A的身份矢量取、时 间戳tA。生成共享密钥片段shareA，和签gSA。如果SA是由A生成的，那么输出"valid"； 如果不是由A生成的，那么输出"invalid"。
[0029] 步骤3 :分享密钥生成（ShareKeyGen):输入MHN用户A和B的分享密钥片段，生成 分享密钥kAB。
[0030] 每当两个MHN用户A和B要建立一个虚拟链接，那么MHN用户A运行IDAuthSign 以生成私钥片段secretA，分享密钥片段shareA和签名SA。然后它发送给B的内容是 (IDA，shareA，tA，SA)。相应地，MHN用户B同时独立地运行IDAuthSign算法，并发送给A以 下内容：（IDB,shareB,tB,SB)。
[0031] 当收到B发来的信息后，用户A运行IDAuthVerify验证签名以确认B的身份。B 也以相同的方法验证A的身份。
[0032] 若双方彼此确认了各自的身份，双方开始计算他们的分享密钥kBA
[0033] ShareKeyGen (secret A, shareB)
[0034] 或
[0035] kBA- ShareKeyGen (secret B, shareA)
[0036] (3)优点及功效
[0037] 安全性：本发明中，准备阶段的子协议是基于HIBS体制构造的，握手阶段的子协 议的基础是Diffie-Hellman密钥交换算法。在准备阶段，只有掌握RHIO密钥、在确定层级 的用户才能被注册到MHN。本算法在分层身份基签名安全模型下是可证安全的。
[0038] 高效性：由于本发明中，准备阶段的算法仅仅被运行一次，所以SAKE体制的性能 主要取决于握手阶段的表现。握手信息绝大部分包括G群上的两个元素。而且，若两个MHN 用户有同一个虚拟RHIO叶子祖先，那么握手阶段通信信息的规模可以被进一步的缩减。若 两个用户间要分享的内容中包括一些共同的"信息"，那么这些信息可以在通信过程中被缩 减。因此，由非交互式密钥交换的性质可以证明，签名文件的大小可以被进一步的缩减。
[0039] 就计算效率而言，认证操作仅仅需要两次线性对运算和有限次的快速幂运算。这 表明SAKE算法的计算开销是独立于MHN的用户分层结构的。因此，SAKE是高效且支持扩 展的。
【附图说明】
[0040] 图1为MHN的网络模型；
[0041] 图2MHN的分层框架；
[0042] 图3MHN虚拟架构；
[0043] 图4为本发明流程框图。
【具体实施方式】
[0044] 见图1 一图4,我们的SAKE方案是基于双线性对构造的。G*GT是两个q阶素数 群，g是G群上的一个生成元。双线性对是一个映射e:GXG-GT，它具有以下性质：
[0045] (1)双线性：对于所有u，vgG和a,be都有
[0046] e(ua,vb) =e(u,v)ab
[0047] (2)非退化性：GXG的映射并未覆盖所有G群上的数据。
[0048] (3)可计算性；对于任意u,vGG，有有效地计算e(u,v)的方法。
[0049] 本发明的算法构造如下：
[0050] 1?准备阶段
[0051] (1)初始化Setup(A，L) :NHIO生成两个有关联的群G*GT，满足双线性映射 e:GXG-GT。同时，本算法选择了一个密码学杂凑算法H: {0，1}*-G。然后，NHIO随 机选择一个生成元geG，选择一个随机的ldfl么并另uQ= 1，％ =#0。最后，NHIO将主 密钥SKd-(ud,屯，vj保密，并公布系统参数
[0052] params= (G,GT,e,g,H)
[0053] (2)扩散Extract(params,IDt,，SKt):NHIO或者位于层级t彡L-l，身份矢量为IDt =(吼，…，IDt)的RHIOt可以生成位于层级t彡C彡L-l，身份矢量为IDt,=取，…，IDt, 的RHIOt，的私钥。它首先选择随机数dt+1dt,么g。然后对于t+1彡i彡t'，计算匕 =H(ID」卜.| 1%)和
[0054]
【主权项】
1. 一种应用于云存储中的安全密钥管理方法，其特征在于；该方法具体步骤如下： 准备阶段：准备阶段共包括4个算法，定义如下： 步骤1 ;初始化即Se化P ;NHIO运行此算法，此算法输入一个安全参数入和一个系统层 数深度最大值L输出系统参数params、一个系统主密钥SK。，NHIO公布params，并将SK。保 密； 步骤2 ;提取即Extract ;由NHIO或者高层级的RHIO执行，该算法的输入包括一个 t'《L的低层级的RHIO的身份矢量ID。一个对应该个RHIO的高层级RHIO即t《t'的 私钥SKt，或是NHIO的SK。，本算法输出低层级的RHIO的私钥SKt,; 步骤3 ;签名生成即SignGen ;所有的叶子节点RHIO都需要运行此算法，它输入的是系 统参数params、一个对应深度为t《L的本叶子节点RHIO的身份矢量IDt、和本叶子节点 RHIO的私钥SKt，该个算法输出此叶子节点连接的所有血的用户的身份认证签名sigt; 步骤4 ;注册即Register ;此算法也是由叶子节点RHIO执行的，它的输入包括一个在 分层树中位于1《L的MHN用户的身份矢量IDi= (ID 1，1〇2, . . .，IDi)，和一个对应身份矢 量IDh的私钥SK 1_1，本算法输出该个MHN用户的私钥di; 握手阶段；在本步骤中，两个MHN用户A和B希望建立一个虚拟链接，本步骤包括=个 算法，同时在A和B用户端运行，描述MHN用户A端的运行工作，B端的工作与它与A端类 似，算法运行状况如下： 步骤1 ;ID认证签名即IDAuthSign ;它的输入包括NHN用户A的身份矢量IDa、在准备 阶段生成的相对应的密钥SKa，一个时间戳tA;该个算法输出一个由私钥片段secret A生成 共享密钥片段shareA，和一个签名Sa; 步骤2 ;ID认证确认即IDAuthVerify ;它的输入包括NHN用户A的身份矢量IDa、时间 戳tA，生成共享密钥片段shareA，和签名Sa;如果S A是由A生成的，那么输出％alid";如果 不是由A生成的，那么输出"invalid"; 步骤3 ;分享密钥生成即化arelfeyGen ;输入血的用户A和B的分享密钥片段，生成分享 密钥kie; 每当两个MHN用户A和B要建立一个虚拟链接，那么MHN用户A运行IDAuthSign W生成 私钥片段secretA，分享密钥片段shareA和签名Sa;然后它发送给B的内容是（IDA，shareA， tA，Sa)，相应地，MHN用户B同时独立地运行IDAuthSi即算法，并发送给A W下内容；（1咕， shareB，tg，Sb)； 当收到B发来的信息后，用户A运行IDAuthVerify验证签名W确认B的身份，B也W 相同的方法验证A的身份； 若双方彼此确认了各自的身份，双方开始计算他们的分享密钥kAc= kcA， k：AB和 ShareKeyGen(secret A，shareB) 或 k：BA和 ShareKeyGen (secret B，sharej。
【专利摘要】一种应用于云存储中的安全密钥管理方法，它有七大步骤：1：初始化Setup(λ，L)→params；2：扩散Extract(params，IDt′，SKt)→SKt′；3：签名生成SignGen(params，IDt，SKt)→sigt；4：注册Register(params，IDt，SKt-1)→SKl：5：ID认证签名IDAuthSign(IDA，SKA，tA)→{shareA，SA}；6：ID认证确认IDAuthVerify(IDA，shareA，tA，SA)→isvalid；7：分享密钥生成ShareKeyGen(shareB，secretA)→kAB。它解决了不同网络环境下用户的密钥协商和交换工作，保护了用户存储在云服务器中数据隐私和安全。
【IPC分类】H04L29-08, H04L29-06
【公开号】CN104539602
【申请号】CN201410806730
【发明人】刘建伟, 冯伯昂, 刘巍然, 伍前红
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月22日