Ad??Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统。它具有许多传统网络不具有的优良性质，这些优良性质使它在军事通信、灾难救助和临时通信等领域有着极高的应用前景。由于Ad??Hoc网络具有动态性且各个终端的发射功率低、通信带宽小、能源有限等原因，Ad??Hoc网络中的密钥交换协议必须具有动态性、通信量和计算量尽可能小等性质。本发明专利技术的组密钥交换协议不但具有动态性及可证明安全性，而且与现有的方案比较具有更小的通信量与计算量，因此在Ad??Hoc网络中有更高的应用价值。当然我们的方案也可以用于传统网络中。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
本专利技术是一个组密钥交换协议（ＧＫＥ），非常适合在ＡｄＨｏｃ网络中应用。本专利技术用到的主要符号：符号：＝为赋值运算符；符号＝为相等判定符；运算ｍｏｄ为模运算；符号Ｚ↓［ｐ］↑［＊］表示模素数ｐ有限域的乘法群；符号Ｇ＝表示Ｇ为由ｇ生成的循环群。其具体特征如下。在系统最初，对协议进行初始化。其过程如下：ａ）．根据安全参数ｋ，选择一个长度为ｋ比特的素数ｑ，且满足ｐ＝２ｑ＋１也是一个素数。ｂ）．选择ｑ阶元素ｇ∈Ｚ↓［ｐ］↑［＊］。最后公布系统参数ｐ，ｑ和ｇ。这样由ｇ生成的乘法群Ｇ＝〈ｇ〉［ｍ＋１］］ｍｏｄｐ给Ｖ↓［ｍ＋１］，其中成员Ｖ↓［２］还需将ｚ↓［２］发送给Ｕ↓［ｉ］，２≤ｉ≤ｎ。每个用户保留自己的随机数到会话结束。第二轮：每一个成员Ｖ↓［ｉ］，ｉ＝２，３，…，ｍ，广播Ｘ↓［ｉ］：＝（ｚ↓［ｉ＋１］／ｚ↓［ｉ－１］）↑［ｒ↓［ｉ］］ｍｏｄｐ。上面的两轮通信结束后，Ｖ↓［ｉ］，２≤ｉ≤ｍ＋１，根据已知信息用公式（１）计算密钥ＳＫ↓［ｉ］′，Ｕ↓［ｉ］，１≤ｉ≤ｎ，根据已知信息用公式（１）计算ＳＫ↓［１］′，这时原有成员和加入的成员将得到共享的会话密钥ＳＫ′＝ＳＫ↓［ｉ］′≡ｇ↑［ＳＫｘ↓［２］＋ｘ↓［２］ｘ↓［３］＋…＋ｘ↓［ｍ］ｘ↓［ｍ－１］］ｍｏｄｐ，而且对加入的成员来说原来的密钥ＳＫ是无法计算的。成员退出算法ＧＫＥ．Ｌｅａｖｅ（Ｕ，Ｓ）：假设Ｕ＝｛Ｕ↓［１］，Ｕ↓［２］，…，Ｕ↓［ｎ］｝已经得到一个共享的会话密钥ＳＫ。现在有ｍ个成员Ｓ＝｛Ｕ↓［ｌ↓［１］］，Ｕ↓［ｌ↓［２］］，．．．，Ｕ↓［ｌ↓［ｍ］］｝要退出会话群组。新密钥的协商过程如下：令Ｕ′＝Ｕ↓［１］－Ｓ＝｛Ｖ↓［１］，Ｖ↓［２］，…，Ｖ↓［ｎ－ｍ］｝，其中Ｖ↓［ｉ］（１≤ｉ≤ｎ－ｍ）是Ｕ中第ｉ个未退出的成员。运行ＧＫＥ．Ｒｕｎ（Ｕ′）：第一轮：每一个成员Ｖｉ，１≤ｉ≤ｎ－ｍ，如果ｉ为奇数，取出保存的随机数ｒ↓［ｉ］，如果ｉ为偶数，需要重新选择随机数ｒ↓［ｉ］∈Ｚ↓［ｑ］替换原来保存的随机数。成员Ｖ↓［ｉ］，２≤ｉ≤ｎ－ｍ－１，将ｚ↓［ｉ］：＝ｇ↑［ｒ↓［ｉ］］ｍｏｄｐ发送给Ｕ↓［ｉ－１］和Ｕ↓［ｉ＋１］，成员Ｖ↓［１］发送ｚ↓［１］：＝ｇ↑［ｒ↓［１］］ｍｏｄｐ给Ｖ↓［２］，成员Ｖ↓［ｎ－ｍ］发送ｚ↓［ｎ－ｍ］：＝ｇ↑［ｒ↓［ｎ－ｍ］］ｍｏｄｐ给Ｖ↓［ｎ－ｍ－１］。每个用户保留自己的随机数到会话结束。第二轮：每一个成员Ｖ↓［ｉ］，２≤ｉ≤ｎ－ｍ－１，广播Ｘ↓［ｉ］：＝（ｚ↓［ｉ＋１］／ｚ↓［ｉ－１］）↑［ｘ↓［ｉ］］ｍｏｄｐ。上面的两轮通信结束后，Ｖ↓［ｉ］，１≤ｉ≤ｎ－ｍ，根据已知信息用公式（１）计算密钥ＳＫ↓［ｉ］′，这时剩余成员将得到新的共享会话密钥ＳＫ′＝ＳＫ↓［ｉ］′＝ｇ↑［ｒ↓［１］ｒ↓［２］＋ｒ↓［２］ｒ↓［３］＋…＋ｒ↓［ｎ－ｍ－１］ｒ↓［ｎ－ｍ］］ｍｏｄｐ，其中ｒ↓［ｉ］（ｉ为偶数）是新的随机数。这样退出的成员无法计算这个新密钥。保证了密钥的前向安全性。具有大的素数阶。密钥交换算法ＧＫＥ．Ｒｕｎ（Ｕ）：Ｕ＝｛Ｕ↓［１］，Ｕ↓［２］，…，Ｕ↓［ｎ］｝是进行密钥交换的成员集合。第一轮：每一个成员Ｕ↓［ｉ］，ｉ＝２，３，…，ｎ－１，随机选着元素ｒ↓［ｉ］∈Ｚ↓［ｑ］，并将ｚ↓［ｉ］：＝ｇ↑［ｒ↓［ｉ］］ｍｏｄｐ发送给Ｕ↓［ｉ－１］和Ｕ↓［ｉ＋１］，成员Ｕ↓［１］选择ｒ↓［１］∈Ｚ↓［ｑ］并发送ｚ↓［１］：＝ｇ↑［ｒ↓［１］］ｍｏｄｐ给Ｕ↓［２］，成员Ｕ↓［ｎ］选择ｒ↓［ｎ］∈Ｚ↓［ｑ］并发送ｚ↓［ｎ］：＝ｇ↑［ｒ↓［ｎ］］ｍｏｄｐ给Ｕ↓［ｎ－１］。每个用户保留自己的随机数到会话结束。第二轮：每一个成员Ｕ↓［ｉ］，ｉ＝２，３，…，ｎ－１，广播Ｘ↓［ｉ］：＝（ｚ↓［ｉ＋１］／ｚ↓［ｉ－１］）↑［ｒ↓［ｉ］］ｍｏｄｐ。密钥计算：每一个成员Ｕ↓［ｉ］，ｉ＝１，２，…，ｎ，计算密钥：ＳＫ↓［ｉ］：＝（ｚ↓［ｉ＋１］）↑［（ｎ－１）ｒ↓［ｉ］］·Ｘ↓［ｉ＋１］↑［ｎ－ｉ－１］…Ｘ↓［ｎ－２］↑［２］·Ｘ↓［ｎ－１］／Ｘ↓［ｉ］↑［ｉ－１］·Ｘ↓［ｉ－１］↑［ｉ－２］…Ｘ↓［３］↑［２］·Ｘ↓［２］ｍｏｄｐ≡ｇ↑［ｒ↓［１］ｒ↓［２］＋ｒ↓［２］ｒ↓［３］＋…＋ｒ↓［ｎ－１］ｒ↓［ｎ］］ｍｏｄｐ（１）在上面的协议结束后，所有用户得到共享会话密钥ＳＫ＝ＳＫ↓［ｉ］＝ｇ↑［ｒ↓［１］ｒ↓［２］＋ｒ↓［２］ｒ↓［３］＋…＋ｒ↓［ｎ－１］ｒ↓［ｎ］］ｍｏｄｐ成员加入算法ＧＫＥ．Ｊｏｉｎ（Ｕ，Ｓ）：假设Ｕ＝｛Ｕ↓［１］，Ｕ↓［２］，…，Ｕ↓［ｎ］｝已经得到一个会话密钥ＳＫ。现在有ｍ个成员Ｓ＝｛Ｕ↓［ｎ＋１］，Ｕ↓［ｎ＋２］，…Ｕ↓［ｎ＋ｍ］｝要加入会话群组。新密钥的协商过程如下：令Ｕ′＝｛Ｕ↓［１］｝∪Ｓ＝｛Ｖ↓［１］，Ｖ↓［２］，…Ｕ↓［ｍ＋１］｝，其中Ｖ↓［１］＝Ｕ↓［１］，...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许春香，李成邦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90
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