基于身份密码和指纹识别双重认证的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法和装置。该方法主要包括：生成并发布系统参数,PKG生成用户的私钥,对自己的UKEY进行初始化,在UKEY中录入用户的指纹信息,用户A利用用户B的公钥加密明文,将加密后得到的密文信息发送给用户B,用户B在UKEY中输入自己的指纹，利用UKEY中预先录入的指纹对输入的指纹进行指纹验证，指纹验证通过后，用户B利用UKEY中保存的自己的私钥解密密文信息。该装置主要包括：系统参数生成模块，用户私钥生成模块，加密模块、解密模块、签名模块和验签模块。本发明专利技术既能保持基于身份密码方便使用的特点，又能充分发挥生物指纹身份识别的优势，可利用用户的指纹识别替代用户PIN码验证用户的身份，方便了用户使用。

【技术实现步骤摘要】
基于身份密码和指纹识别双重认证的方法和装置
本专利技术涉及身份认证
，尤其涉及一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法和装置。
技术介绍
在传统的公钥密码系统中，主要采用PKI(PublicKeyInfrastructure，公钥基础设施)来验证公钥和用户身份的相关性。用户身份信息和公钥之间的绑定通过CA(CertificateAuthority，认证管理机构)发放的公钥证书实现，这种方式的证书管理过程需要很高的计算开销和存储开销。Shamir在1984年提出了一种新的密码体制——基于身份的公钥密码体制，其主要特性是在这一密码体制下，公钥可以为任意字符串。于是我们可以将某一实体的身份信息直接作为其公钥，从而绕开了公钥和其持有者身份的绑定问题，这会极大地减化了传统PKI(PublicKeyInfrastructure，公钥基础设施)中CA(CertificationAuthority，认证管理机构)对用户证书进行的复杂管理。基于身份的公钥加密体制的亮点就是直接利用用户的身份信息作为用户的公钥，这样任何人都可以直接利用用户的身份信息直接加密明文，省去了公钥的认证步骤，也省去了CA对公钥证书的繁琐管理。自Shamir于1984年提出基于身份加密的思想以来，直到2001年，真正实用的系统才由Boneh和Franklin以及Cocks开发出来。Boneh和Franklin提出了第一个基于身份的可证安全的加密方案，他们的方案基于BDHC(BilinearDiffie-HellmanComputational)问题。在BDHC问题是困难的假设下，证明了该方案是选择密文安全的(即在适应性选择密文攻击下是语义安全的)。自Boneh和Franklin的开创性工作以来，几乎所有的基于身份的公钥加密体制都是基于双线性配对(BilinearPairing)的。现对双线性配对的概念进行说明：双线性配对：设G1为由P生成的循环加法群，阶为q，G2为具有相同阶q的循环乘法群，p、q为设定的大素数，其中q是一个至少160比特的大素数。假设G1和G2这两个群中的离散对数问题都是困难问题。双线性配对是一个从集合G1×G1到集合G2的一个映射，表示为该映射具有如下性质：双线性：对于任意g1,g2∈G1和任意的整数a，b∈Zp*，有非退化性：存在g1,g2∈G1使得可计算性：对任意的g1,g2∈G1都可以快速地计算的值。基于身份的公钥加密体制都有一个PKG(PrviateKeyGenerator，用户私钥生成中心)，PKG管理所有的用户，并向用户提供私钥下载服务。对于每一个向PKG提交身份信息进行私钥下载的用户，PKG首先对用户进行认证，认证通过后，PKG为用户生成与用户身份信息相对应的私钥，并通过安全通道将私钥发放给用户。指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点(minutiae)。指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。目前来说指纹识别的技术应用最为广泛，我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影，市场上有了更多指纹识别的应用：如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的技术。现有技术中的一种基于身份密码和指纹识别技术相结合的安全认证方案为江为强等提出了FIBE(fingerprintidentity-basedencryption，基于身份的指纹加密)方案，该方案将指纹摘要匹配运算应用于网络身份认证体系中，解决了基于身份加密方案中的如下的4个问题：1：接收方如何在网络上向可信第三方证明自己身份；2、可信第三方如何安全地将用户私钥送到用户手中；3：接收方如何确认发送方身份；4：如何解决双方不可否认性问题。在该方案中，指纹特征值得到了保护。另外，用户双方在认证过程中可信第三方不需要在线，适用于垂直认证环境。上述FIBE方案的缺点为：1.系统主密钥需要三个随机数s、u和v，系统计算繁琐，计算量大，在实际系统中不具有可操作性；2.需要每个用户到现场采集指纹，使用流程复杂，违背了基于身份密码简便易用的特点。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法和装置，以实现有效地将身份密码和指纹识别技术相结合进行安全认证。本专利技术提供了如下方案：一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，包括：A、选定G1、G2为两个阶为q的群，p、q为设定的大素数，其中q至少为160比特位，q的比特位数用n表示，G1是Fp上的椭圆曲线E：y2＝f(x)加法群的一个子群，G2是域上的一个乘法群，为一个双线性映射，P为G1的生成元；选择哈希函数H1、H2和H3；H1：{0,1}*→G1，H1是一个单向hash函数，H1把表示用户身份信息的一个任意长度的0、1字符串映射到G1上椭圆曲线的一个点，并将该点作为用户的公钥；H2：{0，1}*→Zq*，H2也是一个单向Hash函数，H2把一个任意长度的0、1字符串映射到Zq*，Zq*是一个有限域，其元素包括大于等于1且小于q-1的所有整数，设m是要签密的明文信息，m∈Zq*；H3：G1→Zq*，H3也是一个单向Hash函数，H3把G1上椭圆曲线的一个点，映射到Zq*；用户私钥生成中心PKG选择一个随机数s作为主密钥，s∈Zq*，计算Ppub＝sP，PKG公开系统参数保密主密钥s；B、设ID为用户的身份标识信息，Time为用户私钥更新的周期，计算用户公钥QID＝H1(ID||Time)，将用户的身份标识信息映射成G1上椭圆曲线的一个点，根据用户公钥QID计算得到用户的私钥dID＝sQID；通过安全通道把私钥下载到用户的UKEY中，并发放给用户。C、用户A拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户A的指纹信息，用户B拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户B的指纹信息；D、用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密明文m，得到密文并将该密文发送给用户B；E、用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述密文。所述的方法还包括：D1、用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对信息实施签名操作得到签名信息，将所述签名信息发送给用户B；E1、用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名信息的签名。所述的方法还包括：D2、用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密明文m，得到密文；用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对所述密文实施签名操作，将签名后的密文发送给用户B；E2、用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名后的密文的签名本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，其特征在于，包括：A、选定G1、G2为两个阶为q的群，p、q为设定的大素数，其中q至少为160比特位，q的比特位数用n表示，G1是Fp上的椭圆曲线E：y2=f(x)加法群的一个子群，G2是域上的一个乘法群，为一个双线性映射，P为G1的生成元；选择哈希函数H1、H2和H3；H1：{0,1}*→G1，H1是一个单向hash函数，H1把表示用户身份信息的一个任意长度的0、1字符串映射到G1上椭圆曲线的一个点，并将该点作为用户的公钥；H2：{0,1}*→Zq*，H2也是一个单向Hash函数，H2把一个任意长度的0、1字符串映射到Zq*，Zq*是一个有限域，其元素包括大于等于1且小于q‑1的所有整数，设m是要签密的明文信息，m∈Zq*；H3：G1→Zq*，H3也是一个单向Hash函数，H3把G1上椭圆曲线的一个点，映射到Zq*；用户私钥生成中心PKG选择一个随机数s作为主密钥，s∈Zq*，计算Ppub=sP，PKG公开系统参数保密主密钥s；B、设ID为用户的身份标识信息，Time为用户私钥更新的周期，计算用户公钥QID＝H1(ID||Time)，将用户的身份标识信息映射成G1上椭圆曲线的一个点，根据用户公钥QID计算得到用户的私钥dID＝sQID；通过安全通道把私钥下载到用户的UKEY中，并发放给用户。C、用户A拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户A的指纹信息，用户B拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户B的指纹信息；D、用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密明文m，得到密文并将该密文发送给用户B；E、用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述密文。...

【技术特征摘要】
1.一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，其特征在于，包括：A、选定G1、G2为两个阶为q的群，p、q为设定的大素数，其中q至少为160比特位，q的比特位数用n表示，G1是Fp上的椭圆曲线E：y2＝f(x)加法群的一个子群，G2是域上的一个乘法群，为一个双线性映射，P为G1的生成元；选择哈希函数H1、H2和H3；H1：{0,1}*→G1，H1是一个单向hash函数，H1把表示用户身份信息的一个任意长度的0、1字符串映射到G1上椭圆曲线的一个点，并将该点作为用户的公钥；H2：{0,1}*→Zq*，H2也是一个单向Hash函数，H2把一个任意长度的0、1字符串映射到Zq*，Zq*是一个有限域，其元素包括大于等于1且小于q-1的所有整数，设m是要签密的明文信息，m∈Zq*；H3：G1→Zq*，H3也是一个单向Hash函数，H3把G1上椭圆曲线的一个点，映射到Zq*；用户私钥生成中心PKG选择一个随机数s作为主密钥，s∈Zq*，计算Ppub＝sP，PKG公开系统参数保密主密钥s；B、设ID为用户的身份标识信息，Time为用户私钥更新的周期，计算用户公钥QID＝H1(ID||Time)，将用户的身份标识信息映射成G1上椭圆曲线的一个点，根据用户公钥QID计算得到用户的私钥dID＝sQID；通过安全通道把私钥下载到用户的UKEY中，并发放给用户；C、用户A拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户A的指纹信息，用户B拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户B的指纹信息；D、用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密明文m，得到密文；用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对所述密文实施签名操作，将签名后的密文发送给用户B；E、用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名后的密文的签名，在验证通过后，用户B得到所述密文，用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述密文。2.根据权利要求1所述的基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，其特征在于，所述的方法还包括：D1、用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对信息实施签名操作得到签名信息，用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密所述签名信息，将加密后的签名信息发送给用户B；E1、用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述加密后的签名信息，得到签名信息，用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名信息的签名。3.一种基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，其特征在于，包括：A、选定G1、G2为两个阶为q的群，p、q为设定的大素数，其中q至少为160比特位，q的比特位数用n表示，G1是Fp上的椭圆曲线E：y2＝f(x)加法群的一个子群，G2是域上的一个乘法群，为一个双线性映射，P为G1的生成元；选择哈希函数H1、H2和H3；H1：{0,1}*→G1，H1是一个单向hash函数，H1把表示用户身份信息的一个任意长度的0、1字符串映射到G1上椭圆曲线的一个点，并将该点作为用户的公钥；H2：{0,1}*→Zq*，H2也是一个单向Hash函数，H2把一个任意长度的0、1字符串映射到Zq*，Zq*是一个有限域，其元素包括大于等于1且小于q-1的所有整数，设m是要签密的明文信息，m∈Zq*；H3：G1→Zq*，H3也是一个单向Hash函数，H3把G1上椭圆曲线的一个点，映射到Zq*；用户私钥生成中心PKG选择一个随机数s作为主密钥，s∈Zq*，计算Ppub＝sP，PKG公开系统参数保密主密钥s；B、设ID为用户的身份标识信息，Time为用户私钥更新的周期，计算用户公钥QID＝H1(ID||Time)，将用户的身份标识信息映射成G1上椭圆曲线的一个点，根据用户公钥QID计算得到用户的私钥dID＝sQID；通过安全通道把私钥下载到用户的UKEY中，并发放给用户；C、用户A拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户A的指纹信息，用户B拿到下载有自己私钥的UKEY，设定UKEY的PIN码,在UKEY中录入用户B的指纹信息；D、用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密明文m，得到密文并将该密文发送给用户B；用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对信息实施签名操作得到签名信息，将所述签名信息发送给用户B；E、用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述密文；用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名信息的签名。4.根据权利要求3所述的基于身份密码和指纹识别双重认证的方法，其特征在于，所述的方法还包括：D1、用户A在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户A输入的指纹和用户A的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，用户A利用自己的私钥对信息实施签名操作得到签名信息，用户A利用用户B的身份信息IDB和发送的时间Time，得到用户B的公钥用户A利用用户B的公钥加密所述签名信息，将加密后的签名信息发送给用户B；E1、用户B在自己的UKEY中输入自己的指纹，将用户B输入的指纹和用户B的UKEY中预先录入的指纹进行验证，在验证通过后，利用用户B的UKEY中保存的用户B的私钥解密所述加密后的签名信息，得到签名信息，用户B利用用户A的公钥验证用户A对所述签名信息的签名。5.一种基于身份密码和指纹识别双重认证的装置，其特征在于，包括：系统参数生成模块，用于选定G1、G2为两个阶为q的群，p、q为设定的大素数，其中q至少为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆胜，郭宝安，徐树民，孟小虎，罗世新，苏斌，王永宝，
申请(专利权)人：航天信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11