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专利号: 201410487457X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于椭圆曲线与指纹模糊金库的共享密钥保护方法,其特征在于该方法包括以下步骤:第一步,利用基于椭圆曲线共享密钥安全生成方法,通信双方安全生成一个共享密钥;

用户A和用户B利用基于椭圆曲线共享密钥安全生成方法,安全生成一个共享密钥,所有操作都是在安全椭圆曲线下进行;椭圆曲线系统参数如下:有限域 其中q为一个大素数;椭圆曲线 方程y2=x3+ax+bmodq, 椭圆曲线 的基点G=(xG,yG)(G≠O),其中xG, 并取n为基点G在 上的阶;

此外,规定一个密钥派生函数KDF(Z,len)用以从一个共享的秘密比特串中派生出一个密钥,其中Z是一个共享的秘密比特串,len是要获得的密钥的长度;根据椭圆曲线密码体系安全性考虑,密钥长度一般从128到256比特不等;

1.1用户A从椭圆曲线 上独立生成一个密钥对作为自己的公私钥对,包括用户A的私钥dA和公钥PA=[dA]G=(xA,yA);用户B进行相同的工作得到一个公私钥对,包括用户B的私钥dB和公钥PB=[dB]G=(xB,yB);

1.2用户A秘密生成一个随机整数rA∈[1,n-1],在 上计算rA倍点RA=[rA]G=(x1,y1),并将RA发送给用户B;用户B进行相同的工作得到随机整数rB∈[1,n-1],以及 上的rB倍点RB=[rB]G=(x2,y2),并将RB发送给用户A;

1.3用户A计算 上的点U=[dA]PB+[rA]RB=(xU,yU),用户B进行相同的工作计算上的点V=[dB]PA+[rB]RA=(xV,yV);

1.4用户A计算KA=KDF(xU||yU,len),用户B计算KB=KDF(xV||yV,len);易证,这里KA=KB;至此,产生一个共享密钥完毕;

第二步,利用指纹模糊金库绑定算法,将共享密钥与经过相关处理的用户指纹信息进行绑定,生成指纹模糊金库;

第三步,利用经过验证的查询指纹信息从指纹模糊金库中提取共享密钥。

2.根据权利要求1所述的一种基于椭圆曲线与指纹模糊金库的共享密钥保护方法,其特征在于:用户A利用指纹模糊金库绑定算法,将共享密钥与经过相关处理的用户指纹信息进行绑定,生成指纹模糊金库;用户B通过相同工作生成模糊金库;

2.1用户A通过两次训练,提取、处理指纹信息得到一组相对稳定的用户指纹细节点集合;将得到的每个细节点的平面坐标分别量化到8个比特并串接得到一个长度为16的比特串,然后将所有细节点的数据类型转化为整数,则可以得到一组范围在[0,216-1]内的整数集合F,稳定的真实细节点的个数记为f;

指纹细节点训练如下:将指纹样本依次进行特征配准,配准时不区分细节点类型;两幅指纹可配准的细节点记为该枚指纹的真实细节点,取同一个真实细节点在两幅图像取的两组坐标值的均值,记录为该真实细节点的坐标值;配准好的细节点与第三幅指纹样本再次进行特征配准;配准完成后得相对稳定的真实细节点集合;

2.2用户A将第一步得到的共享密钥进行格式化处理,格式化规则为每16比特长度为一块,记一共可以得到k块;并将每块数据类型转化为整数,则可以得到一组范围在[0,216-1]内的整数集合K;

2.3用户A根据密钥格式化处理产生的块数k,在有限域 上构造一个多项式:

P(x)=a0+a1x+a2x2+…+akxk(mod p) (1)

2.4用户A为待绑定的共享密钥添加16比特长度的CRC循环冗余校验码;并将该CRC码数据类型转化为整数,则可以得到一个范围在[0,216-1]内的整数;

2.5用户A使用2.3中提到的待绑定的共享密钥与2.4中的得到CRC校验码作为多项式(1)的系数,其中a0为CRC校验码,a1,...,ak为待绑定的共享密钥块;并将2.1得到的稳定的用户指纹信息集合F中的每个细节点数据作为多项式输入值x带入多项式(1)中,求得点集{(x,P(x))|x∈F}即为模糊金库中的真实点集合;

2.6用户A为模糊金库添加远远多于真实点集合个数的杂凑点集合,杂凑点集合中的各组元素均随机产生,并要求各组元素与真实点不相等,且各组元素不满足多项式(1);

2.7用户A将真实点集合和杂凑点集合乱置,最终生成一个包含真实点集合、杂凑点集合,模糊金库基本信息在内的指纹模糊金库。

3.根据权利要求1所述的一种基于椭圆曲线与指纹模糊金库的共享密钥保护方法,其特征在于:用户A利用经过验证的用户指纹信息从指纹模糊金库中提取共享密钥;用户B进行相同工作可以从指纹模糊金库提取共享密钥;

3.1用户A通过相关处理、验证指纹信息得到一组用户查询指纹细节点集合F′,细节点的个数为f′;

3.2用户A将用户查询指纹细节点集合F′与模糊金库中的各组数据进行遍历对比,若相符的点的个数不小于在模糊金库中多项式最高次数k,则继续执行;否则,提取密钥失败;

3.3对找到的相符的点进行组合计算,每k+1个点为一组,对每组利用拉格朗日插值法尝试恢复可能密钥,并将得到的可能密钥进行CRC校验;若通过CRC校验,则可能密钥即为共享密钥,提取密钥成功;否则继续下一组尝试;直到尝试完所有组合情况,仍未提取到共享密钥,则提取密钥失败。