一种基于环签名的可信计算平台属性验证方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于环签名的可信计算平台属性验证方法，属于信息安全技术领 域。
【背景技术】
[0002] 由于电网系统内网对计算平台的要求较高，在安装各种应用和安全防护软件后还 需对安装的软件进行二次加固，才能使安装的软件被允许接入内网，因此主要考虑内部属 性证书，即由可信巧片和其宿主联合签发的，目的是用来说明当前平台具有某种属性，而不 是直接考虑外部属性证书（直接由生产该软件的厂商签发的证书）。
[0003] 对于内部属性证书，由于需要真实报告平台的配置信息，因此必须有可信巧片的 参与才能签发。但因为设及到可信巧片的签名W及平台的配置信息，所W在计算平台验证 过程中，如何保护隐私性是亟待解决的重要问题。
[0004] 在现有的TCM设计规范中，主要有两种类型的证书；密码模块证书和平台证书。密 码模块证书用于建立密码模块密钥巧ndorsementKey,EK)与可信密码模块的绑定关系。 一个可信计算平台可W通过密码模块证书来证明平台可W被信任做出完整性度量报告。密 码模块证书可W提供平台嵌入有合法TCM的证据。在TCM证明自己的身份时，生成另外一 对ECC密钥对-平台身份密钥（PlatformIdentityKey,PIK)代替邸进行签名，并通过 和私有CA交互确认PIK的正确性来完成身份的证明。而平台证书中的平台身份证书可W 提供对平台环境状态配置信息的证明。TPCM运用PIK对受保护的平台配置寄存器（PCR)内 存储的有关平台配置信息的度量值进行数字签名，平台转发该签名给远程请求者来提供平 台完整性的度量。但是，该种证明方法暴露了本地平台的具体配置信息，使平台更容易遭受 攻击。此外，该种证明方法需要零知识证明，而零知识证明的实现效率较低，因此会影响可 信计算平台的验证效率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种基于环签名的可信计算平台属性验证方法，既能满 足计算平台验证的远程匿名性，保护隐私，又能提高可信计算平台的验证效率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案；一种基于环签名的可信计算 平台属性验证方法，包括W下步骤：设计算平台A、B为进行平台属性自动验证的双方，属性 证书中的属性P对应平台配置Cl,C2,…，旬，计算平台A选择其它t-1个内嵌可信巧片的计 算平台与自身形成环；由计算平台A内嵌的可信巧片A提取存放于对应PCR中的配置信息 摘要值Ct(1《r《脚，并由可信巧片A随机选择一个私有信息Xa，计算属性隐藏值yA= x,-i化化Cl,C2,…，旬)+dAr)mo化W及签名最终值；交互验证阶段，资源提供方即计算平台B 选择的私有信息xe和私钥de同时参与运算，验证计算平台A是否具有属性P。
[0007] 前述的基于环签名的可信计算平台属性验证方法，具体包括W下步骤：
[000引 （1)参数初始化阶段
[0009] 设计算平台A、B为进行平台属性自动验证的双方，计算平台A、B分别内嵌可信巧 片A、B，属性证书中属性P对应平台配置Cl,C2,…，旬，每个可信巧片拥有一个ECC密钥对 (PIKS，PIKP)，其中，PIKS为私钥，PIKP为相应的公钥；
[0010] 当计算平台A需向计算平台B证明其是合法的可信巧片A拥有者时，计算平台A 选择其它t-1个内嵌可信巧片的计算平台与自身形成环，并通过可信巧片公钥证书获得其 他可信巧片的PIK公钥；设环中成员可信巧片的PIK公钥分别为PIKPi，PIKP2,…，PIKPt，为 表示方便，W下记作Qi，Q2,…，Q"有限域Fp上的楠圆曲线域参数为T= (P，a，b，G，n，h);
[0011] 可信巧片A选择私钥cIaG[l，n-l]，计算公钥为楠圆曲线上的点a=(.皆，少&)， 且Qa=daG，设自身可信巧片A的序号为S，即Qa=QS，dA=cU，此处生成的ECC密钥对即为 PIK密钥，即（cIa，Qa)就是（PIKS"PIKPs);
[001引 似签名阶段
[001引a)可信巧片A随机选择一个私有信息Xa(1《n-1)，提取存放于对应PCR中 的配置信息摘要值Cr(l《r《N)，计算XaG=(x'，y')和r=x'mo化(r声0)，联合 宿主计算属性隐藏值Ya二Xa-i(Hi化Cl,〔2,…，Cw)+dA：r)mo化且（Ya声0)，此时，可信巧片A 要签名的信息为M= (P,a,b,G,n,h,Qa，yA，r,巧；
[0014] b)可信巧片A的宿主计算散列值k= & (M，Qi，Q2,…，Qt)，随机选择初始值V和随 机数序列X。…，x,_i,Xw，…，X。利用楠圆曲线加密算法分别计算出yi=f(Xi),i声s，所使 用的公钥分别为Qi(l《i《t，i声s);
[0015] c)可信巧片A选择W下环方程：
[0016] C；,,〇,，知…乂)=左《_快 ? ￡；(义_10鸟_(...@ 左=v式（1);
[0017] 式中，EkO为对称加密算法，k= & (M，Qi，Q2,…，Qt)为对称加密算法的密钥，货为 逐比特异或运算；
[001引d)可信巧片A联合宿主根据式（1)计算出
[0019]
式似；
[0020] 式中，DkO为相应的对称解密算法；然后可信巧片A的宿主将y煎值发送到可信 巧片A内部，可信巧片A利用ECC私钥dA(即屯）使用楠圆曲线解密算法计算出x,=g(y,)， 产生的（2t+l)维可信巧片A的PIK证书（PIKPi，PIKP2,…，PIKPt;v;x^X2,…，Xt)即为可信 巧片A对信息M= (P，a,b，G，n，h，Qa，yA，r，巧签名所产生的自签名证书；
[0021] e)计算平台A将信息M和PIK证书（PIKPi，PIKP2,…，PIKPt;v;x^X2,…，Xt)发送 给计算平台B;
[0022] (3)交互验证阶段
[0023] 计算平台B在收到计算平台A发送的消息M及可信巧片A签发的PIK证书后，首 先验证环签名是否合法，若不合法，则丢弃收到的消息；若合法，则计算平台B随机选择一 个私有信息Xb(1《n-1，）并计算= // (尸（；仁V，.C.、J.,ym'U2=巧A-imo化 和bi=H4(c1bG)，然后计算ki=H3 03而(UiG+UsQa))，并发送XbG给计算平台A,计算平台A与 宿主联合计算b2 =H4佩)，并返还k2 =H3 (bsX, (XbG))给计算平台B，计算平台B通过验证ki=k2来确定计算平台A是否具有属性P。
[0024] 上述公式中，U2、U2是代入计算k1的中间值，；HiO、&〇、&〇、H40均是哈希函数。
[0025] 前述的基于环签名的可信计算平台属性验证方法中，所述计算平台B验证环签名 的过程如下：
[0026] (1)计算对称密钥k= & (M，Qi，Q2,…，Qt);
[0027] 似计算f(Xi) (1《i《t);
[002引 做验证巧-0',eA-(义_i@A-(…货A-(义0V)…说=v是否成么若成么则接受所 述签名，否则拒绝所述签名。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0030] 1、签名者可W在未经其他成员同意下代表其所属的任意环签名，不需要管理者来 生成签名，也不需要其他成员合作，并且每一位环成员在签名时可W使用不同的算法。
[0031] 2、验证签名的阶段和环签名一致，验证者只能验证该签名是由环中某成员生成 的，只能确信是环中某一位成员对信息进行了签名，但无法知道具体的签名者身份，不能指 出环成员中哪一位是真正的签名者，因此环签名隐藏了平台身份，不会泄露平台的具体属 性，且签名不可伪造。
[0032] 在平台属性证明过程中，采用类似于自动信任协商中的属性证书的技术，把多种 平台配置具有的共同属性准确地抽象成属性证书，属性证书中的属性P对应多种平台配置 Cl,C2,…，C。，从而平台的真实属性Ct被很好地掩盖在属性值P中，验证方只能获得属性值P 而无法判断出该平台的具体配置属于哪一种，因此隐藏了平台配置信息。
[003引同时，由可信巧片提取存放于对应PCR中的配置信息摘要值Ct(l《r《脚，并由 可信巧片随机选择一个私有信息Xa，计算属性隐藏值yA=x/化1 (P，〔1，〔2,…，旬)+dA：r)mo化 W及签名最终值，因此平台不能伪造相应的配置值，并且攻击者不能通过假冒A来获得B提 供的资源。在交互验证阶段，资源提供方B选择的私有信息xe和私钥cU同时参与运算，保 证了计算的随机性和资源提供方B身份的可靠性，使得敌手不能冒充B来为A提供不安全 的资源。
[0034] 3、匿名证明的计算复杂度直接与所选择的环的大小有关，可信巧片宿主可W根据 自己的隐私性保护需求，自主地选择隐藏身份的环的大小W及成员组成。
[0035] 4、通过环签名来实现匿名证明，不需要零知识证明，因此本发明的计算、验证效率 局。
[0036] 5、本发明适用于所有内嵌ECC算法的可信计算模块，由于目前TPM也内嵌了ECC 算法，因此本发明也同样适用于TPM。
【具体实施方式】
[0037]本发明的实施例；一种基于环签名的可信计算平台属性验证方法，包括W下阶 段：
[003引 1、参数初始化阶段
[0039] 设计算平台A、B为进行平台属性自动验证的双方，计算平台A、B分别内嵌可信巧 片A、B，属性证书中属性P(是否支持应用隔离、是否具有病毒防护能力、病毒库是否最新等 都可W作为一种属性）对应多种平台配置Cl,C2,…，旬，每个可信巧片拥有一个ECC密钥对 (PIKS，PIKP)，其中，PIKS为私钥，PIKP为相应的公钥；
[0040] 当计算平台A需向计算平台B证明其是合法的可信巧片A拥有者时，计算平台A 选择其它t-1个内嵌可信巧片的计算平台与自身形成环，并通过可信巧片公钥证书获得其 他可信巧片的PIK公钥；设环中成员可信巧片的PIK公钥分别为PIKPi，PIKP2,…，PIKPt，为 表示方