本发明涉及一种基于分离机制网络的可信域间快速认证方法,以解决分离机制网络中终端域间切换时的快速认证问题。该方法提出一种新的协议来实现终端域间切换时的快速认证,对用户身份进行认证的同时,实现终端平台的身份认证和终端平台的完整性校验。在本方法中,终端进行域间切换时不需要家乡域的认证中心再次参与,本域的认证中心通过Ticket就可对移动终端进行认证。本方法能够抵抗反重放攻击,保证平台的可信性,安全性,匿名性和用户身份的匿名性和不可跟踪性。
1.基于分离机制网络的可信域间快速认证方法,其特征在于:该方法的步骤为:(1)当MN漫游到新的域间接入交换路由器时,先确定接入交换路由器ASR₃的标识ID_ASR3,根据ID_ASR3可以知道自己将要漫游到外地域,提取用于域间切换的票据Ticket_MN,提取平台配置信息MN_TPM,然后给ASR₃发送待验证信息: Ticket MN , E K MN ( MN TPM , AID MN , T MN ) ]]> 其中 MN TPM = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ⊕ T MN ]]>(2)ASR₃收到MN发送的验证信息之后,因为ASR₃的本地存储列表中没有相应的本地转交地址,由此知道MN是要加入该域的一个新的终端,就直接将MN发送的信息转交给AC_F;(3)AC_F收到ASR₃转发的信息,用K_ticket对Ticket_MN进行解密运算,得到: ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> 首先验证Lifetime_MN的有效性,若Lifetime_MN无效,则认证失败;验证Lifetime_MN有效之后,用K_MN解密ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="553"/>得到MN自己提交的平台配置信息MN_TPM、接入路由标识AID_MN以及时间戳T_MN;然后验证用K_MN解密所得AID_MN是否与Ticket_MN中得到的AID_MN一致,若二者一致则身份可信,身份认证完成,否则认证失败;最后验证平台,计算ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="205"/> MN TPM - T * = MN TPM ⊕ T MN ]]> AC_F对ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="178"/>进行散列得到ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="286"/>与Token_i中的H(MN_TPM-T)进行对比,若二者一致则平台可信,否则认证失败;至此,AC_F对MN的认证完成;(4)AC_F给认证通过的MN分配用于MN与ASR₃进行会话的主密钥PMK₀,将认证结果返回给ASR₃:E_K3(AID_MN,PMK₀,T_MN),ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="430"/>(5)ASR₃收到认证成功消息,ASR₃就更新自己的映射表,允许MN接入,并且将ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="551"/>和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="404"/>发送给MN,MN与ASR₃在后续的过程中用PMK₀协商会话密钥;若认证没有通过,就MN返回“认证失败”信息。
2.根据权利要求1所述的基于分离机制网络的可信域间快速认证方法,其特征在于:所述的提取用于域间切换的票据Ticket_MN的生成方式如下:全局认证服务器GAC与下属的认证中心AC共享用于签发票据的密钥K_ticket,各个AC用K_ticket来为本地注册的用户生成票据Ticket,本地的AC_H给MN签发的票据Ticket_MN按下式生成: Ticket MN = E K ticket ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> MN的平台配置信息MN_TPM按下式计算: MN TPM = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ⊕ T MN ]]> MN_TPM-T在MN接入认证完成后,由AC_H按下式计算: MN TPM - T = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ]]> 其中 Q = { PCR } AIK MN Priv . ]]>技术领域
本发明涉及计算机安全领域,具体涉及一种基于分离机制网络的可信域间快速认证方法。
背景技术
分离机制网络中,当终端的位置发生变化,即从一个接入交换路由器切换到另一个接入交换路由器时,为了保证终端和网络的安全,需要对终端及时进行重新认证。这时的重新认证与终端接入网络时的完全认证不同,完全认证一般都有很大的时延,如果采用完全认证的方式,那么对于频繁切换的终端来讲,就会产生更大的难以忍受的时延,不适应于一些实时业务,尤其是音频、视频的实时传输。因此,分离机制网络中需要设计终端移动切换时的域间快速认证方法。域间快速认证(Inter-Domainxa0Fastxa0Authentication)是对新接入点与旧接入点位于不同管理域间的认证。域间快速认证通常采用的方法有两种:一种是对域内快速认证方法的扩展,即采用预先认证技术;另外一种是采用基于票据等的快速认证技术。上述的域间快速认证方法仅实现了对终端用户身份的认证,没有实现对终端的平台身份与平台可信性的认证。而目前信息安全主要威胁源自内部,如果用户平台被病毒入侵或者恶意修改,就会给网络的安全造成了极大的隐患。
发明内容
为避免以上现有技术的不足,本发明针对分离机制网络的特点,对原有分离机制网络模型进行了扩展,并结合可信计算技术,提出一种基于分离机制网络的可信域间快速认证方法。与传统的快速认证不同,该方法基于可信计算技术,在终端进行切换的时候,不仅验证用户身份的同时,同时验证终端平台身份,能够有效地抵抗反重放攻击,保证平台的可信性,安全性和用户身份的匿名性和不可跟踪性。本发明的技术方案如下:(1)当移动节点MN漫游到新的域间接入交换路由器时,先确定接入交换路由器ASR₃的标识ID_ASR3,根据ID_ASR3可以知道自己将要漫游到外地域,提取用于域间切换的票据Ticket_MN,提取平台配置信息MN_TPM,然后给ASR₃发送待验证信息: Ticket MN , E K MN ( MN TPM , AID MN , T MN ) ]]> 其中 Ticket MN = E K ticket ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> MN TPM = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ⊕ T MN ]]> K_ticket是全局认证服务器GAC与下属的认证中心AC共享的用于签发票据的密钥;E_K(M)表示用密钥K对消息M进行加密;AID_MN是MN的接入标识;H(MN_TPM-T)是MN平台标准配置信息的哈希值;K_MN是为MN的密钥(仅AC_H知道);Lifetime_MN是给MN签发的证书的有效期,票据的有效期也用这个表示;AC_H是家乡认证中心;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="111"/>是AC_H的标识,用于表示该票据由哪个认证中心签发;PCR是平台配置信息;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="142"/>是平台MN的AIK私钥;{}_k表示用密钥K进行签名运算;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="338"/>SML为度量存储日志;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="269"/>是平台MN的AIK公钥证书;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="36"/>表示异或运算;T_MN是时间戳。(2)ASR₃收到MN发送的信息之后,因为ASR₃的本地存储列表中没有相应的本地转交地址,由此知道MN是要加入该域的一个新的终端,就直接将MN发送的信息转交给外地认证中心AC_F;。(3)AC_F收到ASR₃转发的信息,用K_ticket对Ticket_MN进行解密运算,得到: ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> 首先验证Lifetime_MN的有效性,若Lifetime_MN无效,则认证失败;验证Lifetime_MN有效之后,用K_MN解密ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="553"/>得到MN自己提交的MN_TPM、AID_MN以及T_MN;然后验证用K_MN解密所得AID_MN是否与Ticket_MN中得到的AID_MN一致,若二者一致则身份可信,身份认证完成,否则认证失败;最后验证平台,计算ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="206"/> MN TPM - T * = MN TPM ⊕ T MN ]]> AC_F对ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="178"/>进行散列得到ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="286"/>与Token_i中的H(MN_TPM-T)进行对比,若二者一致则平台可信,否则认证失败;至此,AC_F对MN的认证完成;(4)AC_F给认证通过的MN分配用于MN与ASR₃进行会话的主密钥PMK₀,将认证结果返回给ASR₃:E_K3(AID_MN,PMK₀,T_MN),ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="430"/>K₃为AC_H与ASR₃共享的密钥;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>Prf为伪随机数生成器;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>Random_MN是MN生成的随机数,ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="199"/>是AC_H生成的随机数;H表示单向散列函数(5)ASR₃收到认证成功消息,ASR₃就更新自己的映射表,允许MN接入,并且将ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="551"/>和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="404"/>发送给MN,MN与ASR₃在后续的过程中用PMK₀协商会话密钥;若认证没有通过,就MN返回“认证失败”信息。本发明的有益之处在于:(1)安全性与可信性Ticket_MN里的秘密信息是由AC_F与AC_H共享的主密钥K_ticket加密的,该密钥是全局认证服务器GAC签发的用于各个域的认证中心签发票据的密钥,对于其它成员是保密的,除认证中心外的其它成员不可能解密里面的信息,更不可能篡改里面的信息,所以保证了Token_i里信息的安全性与不可伪造性。对于MN自己生成的身份和平台配置信息,用了自己的密钥K_MN加密,该主密钥只有MN、AC_H知道,所以信息对于其它实体也是保密的,在签发票据的时候,AC_H将MN的密钥K_MN签在了票据里,用于保护MN域间切换时认证信息的安全性;AC_F用K_MN来解密信息得到MN_TPM、AID_MN以及T_MN,通过对解密得到的MN_TPM进行变换得到ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="261"/>(来源于MN自己提交的平台信息),再与Ticket_MN中的H(MN_TPM-T)(AC_H给MN签发的标准平台配置信息)进行比较,以此验证MN平台的可信性。(2)反重放T_MN嵌在了用K_MN加密的信息里,即使有人截获了ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="553"/>也不能解密信息,不能更改里面的信息,更不可能更改T_MN,要是非法截获者实施重放攻击,AC_F根据里面的T_MN就可以进行鉴别,证明该方法可以反重放。(3)用户身份匿名性和不可跟踪性在该方法交互过程中所有的消息都未出现MN的真实身份,都用的是MN的接入标识AID_MN,只有本地认证中心AC_H有MN的隐私身份和一些私有信息,AC_H是受到安全保护的,所以MN的隐私信息不可能流向外界,也就确保了用户身份的匿名性。该方法中,消息达到ASR₃,然后在核心网传播时,MN的接入标识AID_MN会被替换成交换路由标识,即使非法第三者在核心网截获了信息,它也不可能根据截获的信息得到用户的接入标识、真实身份,更不能确定用户的位置,这是一体化网络身份与位置分离的特性所固有的,确保了信息的不可跟踪性。
附图说明
图1是域间快速认证模型图;图2是MN在域间进行切换时的快速认证方法图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明。域间快速认证的模型框架如图1所示。本模型中,分为家乡网络,外地网络,Internet,以及otherxa0networks。家乡网络和外地网络以有线的方式连接,它们通过广义交换路由器GSR连接到Internet,Internet再与otherxa0networks连接。在家乡网络内部部署了广义交换路由器GSR,ASR,AC_H,Privacy-CA和MN。在外地网络内部部署了GSR,ASR,AC_F,Privacy-CA。在Internet中部署了GAC。移动节点MN是嵌入了TPM芯片的可信无线终端设备,MN以无线的方式接入网络。在家乡网络中,MN通过ASR接入。MN接入网络时,AC_H与Privacy-CA一起对其进行身份认证和平台验证,确认MN身份的合法性与平台的可信性。GAC负责给各个认证中心AC发送用于签发票据的密钥,对于新加入的域,经过GAC认证后给新加入的可信域发送用于签发票据的密钥。GAC与所有下属的AC共享一个用于签发票据的密钥,该密钥绝对安全。Privacy-CA作为可信第三方,验证并向终端签发AIK证书,AC与Privacy-CA一起对接入的终端进行身份与平台的验证。MN已经在家乡域进行了注册,并通过了本地AC_H与Privacy-CA对于身份和平台的验证,接入了家乡网络。当MN进行域间切换时,给要切换所至域的认证中心AC_F发送由AC_H签发的票据,票据里包含相应的身份与平台信息,AC_F解密票据,然后对MN进行身份和平台的验证。票据Ticket_MN的生成方式如下:GAC与下属的认证中心AC共享用于签发票据的密钥K_ticket,各个AC用K_ticket来为本地注册的用户生成票据Ticket,本地的AC_H给MN签发的票据Ticket_MN按下式生成: Ticket MN = E K ticket ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> MN的平台配置信息MN_TPM按下式计算: MN TPM = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ⊕ T MN ]]> MN_TPM-T在MN接入认证完成后,由AC_H按下式计算: MN TPM - T = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ]]> 其中 Q = { PCR } AIK MN Priv . ]]>基于分离机制网络的可信域间快速认证方法如图2所示,该方法具体步骤如下:(1)当MN漫游到新的域间接入交换路由器时,先确定接入交换路由器的标识ID_ASR3,根据ID_ASR3可以知道自己将要漫游到外地域,提取用于域间切换的票据Ticket_MN,提取平台配置信息MN_TPM,然后给ASR₃发送待验证信息: Ticket MN , E K MN ( MN TPM , AID MN , T MN ) ]]> 其中 MN TPM = E K AC H - MN ( Q , SML , Cert ( AIK MN Pub ) ) ⊕ T MN ]]>(2)ASR₃收到MN发送的信息之后,因为ASR₃的本地存储列表中没有相应的本地转交地址,由此知道MN是要加入该域的一个新的终端,就直接将MN发送的信息转交给AC_F;(3)AC_F收到ASR₃转发的信息,用K_ticket对Ticket_MN进行解密运算,得到: ( AID MN , H ( MN TPM - T ) , K MN , Lifetime MN , ID AC H ) ]]> 首先验证Lifetime_MN的有效性,若Lifetime_MN无效,则认证失败;验证Lifetime_MN有效之后,用K_MN解密ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="553"/>得到MN自己提交的平台配置信息MN_TPM、接入路由标识AID_MN以及时间戳T_MN;然后验证用K_MN解密所得AID_MN是否与Ticket_MN中得到的AID_MN一致,若二者一致则身份可信,身份认证完成,否则认证失败;最后验证平台,计算ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="206"/> MN TPM - T * = MN TPM ⊕ T MN ]]> AC_F对ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="178"/>进行散列得到ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="286"/>与Token_i中的H(MN_TPM-T)进行对比,若二者一致则平台可信,否则认证失败;至此,AC_F对MN的认证完成;(4)AC_F给认证通过的MN分配用于MN与ASR₃进行会话的主密钥PMK₀,将认证结果返回给ASR₃:E_K3(AID_MN,PMK₀,T_MN),ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="431"/>(5)ASR₃收到认证成功消息,ASR₃就更新自己的映射表,允许MN接入,并且将ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="551"/>和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="404"/>发送给MN,MN与ASR₃在后续的过程中用PMK₀协商会话密钥;若认证没有通过,就MN返回“认证失败”信息。