Способ доставки ключа с проверкой подлинности корреспондента радиосети
Владельцы патента RU 2654122:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федераци (RU)
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова Министерства обороны Российской Федерации" (RU)
Изобретение относится к области электросвязи. Технический результат - построение способа доставки ключа конфиденциальной связи всем корреспондентам сети радиосвязи с одновременной проверкой подлинности корреспондента данной сети. Способ формирования ключей шифрования-дешифрования, основанный на генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа Xi, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей , обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего XA и принятого ZB ключа направления связи , который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети Ki, при этом пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи Si, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа Xi, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи Ci, удовлетворяющий условию
, передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Zi, который сжимается хэш-функцией до образа
и подписывается по правилу
, при этом подлинность отправителя А будет определяться при выполнении условия
. 2 ил.
Изобретение «Способ доставки ключа с проверкой подлинности корреспондента радиосети» относится к области электросвязи, а именно к способам обеспечения криптографической связности корреспондентов сети радиосвязи и установления личности или полномочий пользователя данной радиосети.
Известны способы доставки ключа в системах радиосвязи с проверкой подлинности корреспондента. Так способ открытого распространения ключей Диффи-Хэллмана описан в [1, 2].
Его сущность заключается в том, что всем пользователям сети радиосвязи, в том числе А и В, известны большое простое число р и примитивный элемент а поля Галуа GF(p). Каждый пользователь имеет индивидуальный неповторяющийся конфиденциальный ключ, который случайным образом выбирается как целое число из интервала (1, р-1). Пользователи сети A и В располагают, соответственно, своими уникальными ключами XA и ХВ, которые являются долговременными.
Корреспондент A с использованием своего конфиденциального ключа XA вычисляет
которое является открытым (общедоступным) ключом и по открытому каналу радиосвязи передается пользователю В. Аналогичным образом корреспондент В формирует свой открытый ключ и полученное значение
где ZB - открытый (общедоступный) ключ станции В, отправляет старшей станции А.
Из своего конфиденциального ключа XA и принятого открытого ключа ZB пользователь А формирует ключ направления связи
Таким же образом и пользователь В вычисляет KBA.
В силу коммутативности операции умножения в рассматриваемой алгебраической группе, включающей XA и ХВ, выполняется равенство: KBA=KAB, и с этого момента пользователь А может использовать KBA как ключ для передачи подчиненной станции В конфиденциального ключа общей ключевой сети Ki.
Способ открытого распространения ключей Диффи-Хэллмана позволяет использовать открытые каналы связи для передачи конфиденциальной ключевой информации, но не устраняет необходимости аутентификации корреспондентов: неизвестно, с кем происходит обмен открытой ключевой информацией.
Известен способ формирования ключа шифрования-дешифрования [3], основанный на генерировании двух двоичных векторов чисел а и р, причем р является простым числом и р≥2n-1…, где n - длина ключа в битах, передачи по незащищенному каналу связи двоичных векторов чисел а и р каждому пользователю сети, генерировании пользователями сети независимо друг от друга секретных ключей XA, … ХВ и формировании пользователями сети открытых ключей YA, … YB путем преобразования двоичных векторов секретного ключа и чисел а и р 
передачи по незащищенному каналу связи открытых ключей всем другим пользователям сети и формировании пользователями сети для связи с другим пользователем сети общего секретного подключа K=KAB=KBA путем преобразования двоичных векторов своего секретного ключа и открытого ключа другого пользователя сети 
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ, описанный в заявке на изобретение [3], основанный на алгоритме открытого распределения ключей, заключающийся в том, что пользователи сети формируют для связи с другими пользователями сети двоичный вектор обратного элемента общего секретного подключа между пользователями сети K0 путем преобразования двоичного вектора общего секретного подключа между пользователями сети 
и для передачи сообщения формируют двоичный вектор контрольной суммы передаваемого сообщения ξ, формируют шифрключ β путем сложения по модулю два битов двоичного вектора контрольной суммы передаваемого сообщения ξ с битами двоичного вектора общего секретного подключа K, закладывают его в шифрующее устройство, формирующее псевдослучайную последовательность символов максимальной длины 2n-1 для шифрования сообщения, формируют двоичный вектор а, путем сложения по модулю два битов двоичного вектора контрольной суммы передаваемого сообщения ξ с битами двоичного вектора обратного элемента общего секретного подключа между пользователями K0 сети и передают его по каналу связи вместе с зашифрованным сообщением, а при приеме сообщения пользователи сети формируют двоичный вектор контрольной суммы передаваемого сообщения ξ путем сложения по модулю два битов принимаемого двоичного вектора а с битами двоичного вектора обратного элемента общего секретного подключа между пользователями сети K0, а затем формируют шифрключ β путем сложения по модулю два битов двоичного вектора общего секретного подключа K и закладывают его в шифрующее устройство для дешифрования сообщения.
Недостатком указанного способа является невозможность использования данного способа в сетях радиосвязи, где необходима работа трех и более корреспондентов на едином ключе, а также требуется дополнительное определение подлинности корреспондентов сети, с кем ведется обмен открытыми и конфиденциальными ключами.
Технический результат направлен на построение способа доставки ключа конфиденциальной связи всем корреспондентам сети радиосвязи с одновременной проверкой подлинности корреспондента данной сети.
Технический результат достигается тем, что в известном способе формирования ключей шифрования-дешифрования, основанном на генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа Xi, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей 
, обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего XA и принятого ZB ключа направления связи 
, который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети Ki, при этом пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи Si, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа Xi, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи Ci, удовлетворяющий условию 
, передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Zi, который сжимается хэш-функцией до образа 
и подписывается по правилу 
, при этом подлинность отправителя А будет определяться при выполнении условия 
.
На фиг. 1 представлен способ передачи ключа Ki старшей станцией А абоненту В в системах радиосвязи, на фиг. 2 - способ процедуры проверки пользователем В подлинности старшей станции А.
Пусть корреспонденты А и В располагают модулем N, представленным как произведение двух больших простых чисел d и q, то есть N=d⋅q.
Каждый пользователь имеет личный конфиденциальный ключ формирования цифровой подписи, который также может быть записан в устройство в качестве долговременного. Личный ключ формирования цифровой подписи может также являться частью индивидуального конфиденциального ключа Xi каждого радиосредства. Так, станция А имеет личный ключ формирования цифровой подписи SA, корреспондент В - SB.
Из конфиденциального ключа формирования цифровой подписи для каждого i-го радиосредства вырабатывается свой открытый ключ проверки цифровой подписи Ci, удовлетворяющий условию
где ϕ(N) - функция Эйлера.
Данный открытый ключ проверки цифровой подписи является персональным идентификационным номером (ПИН) каждого радиосредства и может быть сообщен всем корреспондентам данной сети. Таким образом корреспондент В располагает открытым ключом CA станции A.
Станция А формирует цифровую подпись своего открытого ключа ZA. Открытый ключ ZA сжимается хэш-функцией до образа 
, затем образ 
подписывается по правилу
и полученное значение EA вместе с открытым ключом ZA отправляет по открытому каналу связи корреспонденту В.
Проверка подлинности корреспондента А на станции B осуществляется путем сравнения принятого из канала открытого ключа ZA и восстановленного из полученной криптограммы EA значения
При выполнении условия 
, пользователь В убеждается в подлинности станции А.
Процесс аутентификации станцией А пользователя В осуществляется аналогично. В данном случае знание ключа проверки подписи не дает противнику возможности вычислить (вскрыть) ключ формирования подписи и таким образом навязать ложную ключевую информацию.
По сравнению с известным, предлагаемый способ доставки ключа Ki законным пользователям сети радиосвязи с использованием алгоритма открытого распространения ключей и аутентификацией на основе цифровой подписи:
1. Не требует предварительной рассылки грифованной ключевой информации.
2. Обеспечивает оперативное доведение ключевой информации общей связи до каждого пользователя сети радиосвязи и восстановление скрытой связи при произвольном числе компрометаций.
Список использованных источников
1. New Directions in Cryptography W. Diffie and M.H. Hellman. IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-22, Nov. 1976.
2. Хоффман, Л.Д. Современные методы защиты информации [Текст] / Л.Д. Хоффман. - М.: Сов. радио, 1980. - 237 с.
3. Заявка на изобретение RU №2004110662 A, 07.04.2004.
Способ доставки ключа с проверкой подлинности корреспондента радиосети, заключающийся в генерировании пользователями сети большого простого числа р, примитивного элемента а поля Галуа GF(p), индивидуального конфиденциального ключа Хi, формировании корреспондентами сети своих открытых ключей 
, обмене ими по открытому каналу радиосвязи с последующей выработкой из своего XA и принятого ZB ключа направления связи 
, который будет использован для передачи на станцию В ключа общей ключевой сети Ki, отличающийся тем, что пользователи сети дополнительно генерируют N, как произведение двух больших простых чисел d и q, формируют личный конфиденциальный ключ цифровой подписи Si, который может быть частью индивидуального конфиденциального ключа Xi, вырабатывают свой открытый ключ проверки цифровой подписи Сi, удовлетворяющий условию Сi⋅Si=1(modϕ(N)), передают его всем корреспондентам сети вместе с цифровой подписью своего открытого ключа Zi, который сжимается хэш-функцией до образа 
и подписывается по правилу 
, при этом подлинность отправителя A будет определяться при выполнении условия 
.
