一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法及系统，根据移动终端的用户身份标识和注册语音信息生成用户ID；根据用户ID利用国密SM9算法生成移动终端的用户公钥和用户私钥；根据移动终端的访问请求中的语音口令生成登录声纹特征，并根据登录声纹特征进行语音认证；生成随机数并同步至移动终端；并根据用户公钥和AES对称算法对随机数进行双重加密；语音认证通过后，将用户私钥和双重加密后的随机数发送给移动终端，在移动终端进行身份认证，利用SM9算法和对称算法AES对随机数进行双重加密解密，语音认证过程避免了私钥的泄露，从而提高了移动互联网中身份认证的安全性和效率。和效率。和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法及系统


[0001]本专利技术属于涉及信息安全
，具体涉及一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力移动互联网的快速发展，业务终端及应用系统急剧增加，在业务交互时鉴别设备终端身份、保护隐私信息、维护系统安全、数据精准保护等问题尤为重要，且由传统的小型业务系统逐渐向大型、海量、关键业务系统扩展。随着网络边界的瓦解，基于零信任理念的身份认证成为未来的发展方向，其中，移动终端认证是零信任中基于身份的访问的重要一环。
[0003]国密SM9算法基于用户的身份标识如姓名、IP地址等生成公私钥对，不需要传统PKI体系中的密钥库、CA等为用户签发证书、维护证书库等，极大地减少了计算和存储等资源的开销，增加了普适性。但其也存在着私钥泄露，易遭受攻击等不足，因此，需要对基于国密SM9算法的身份认证进行改进以提高其效率与安全性，使其满足电力移动互联业务的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何提高电力移动互联网身份认证过程的可靠性和效率，本专利技术的目的在于提供一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法及系统，根据用户身份标识和声纹特征信息进行语音认证，认证通过后移动终端才能获取私钥，利用SM9算法和对称算法AES进行双重加密解密，实现身份认证，提高了移动互联网中身份认证的安全性和效率。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一方面，本专利技术提供一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，包括以下步骤：
[0007]根据移动终端的用户身份标识和注册语音信息生成用户ID；
[0008]根据用户ID利用国密SM9算法生成移动终端的用户公钥和用户私钥；
[0009]根据移动终端的访问请求中的语音口令生成登录声纹特征，并根据登录声纹特征进行语音认证；
[0010]生成随机数并同步至移动终端；并根据用户公钥和AES对称算法对随机数进行双重加密；
[0011]语音认证通过后，将用户私钥和双重加密后的随机数发送给移动终端，在移动终端进行身份认证。
[0012]使用国密SM9算法时，一般基于用户的身份标识如姓名、IP地址等生成公私钥对，不需要传统PKI体系中的密钥库、CA等为用户签发证书、维护证书库等，极大地减少了计算和存储等资源的开销，增加了普适性，但其也存在着私钥泄露，易遭受攻击等不足，因此，需
要对私钥进行加密传输，本专利技术通过在生成公私钥时在用户身份标识中加入声纹特征信息生成用户ID；使生成的用户ID具有唯一性，国密SM9算法利用用户ID生成对应的公私钥；并且根据声纹特征进行语音认证，只有当语音认证通过时，移动终端才能获取用户私钥，同时随机生成随机数用于身份认证的验证，利用SM9算法和对称算法AES对随机数进行双重加密解密，在移动终端实现身份认证。在SM9算法的用户标识中加入了声纹特征，移动终端获取用户私钥时需要先经过语音认证，保护私钥不被随意使用。同时根据声纹的动态变化可以及时对用户私钥进行更新。与其他生物特征相比，例如面部特征，声纹是唯一兼具生理特征特点的行为特征，可以做到高可变性与唯一性的统一，这就使得声纹天然就具备了不易丢失、不惧泄露、不易纂改属性以及很强的防攻击能力。另外包含声纹的语音获取方便，采集装置成本低廉，大多数移动终端都可以进行采集，也适合远程身份认证。因此在使用SM9算法的优点上大大增加了获取私钥的安全性，另外使用双重加密的身份验证提高了移动互联网中身份认证的安全性和效率。
[0013]进一步地，所述生成用户ID的具体过程为：
[0014]获取移动终端的用户身份标识，所述用户身份标识包括姓名、IP地址、电子邮箱地址、手机号码；
[0015]获取移动终端的注册语音信息，根据所述注册语音信息生成注册声纹特征；将用户身份标识和注册声纹特征结合生成用户ID。
[0016]进一步地，对于注册语音信息和语音口令，生成注册声纹特征和登录声纹特征的过程均包括：
[0017]预加重：采用一阶高通滤波器对注册语音信息和语音口令中的语音信号进行预加重，预加重的函数为：H(z)＝1
‑
μz
‑1，其中，μ为预加重系数，取值范围为0.9到1.0，z为信号通过滤波器对应的时刻；
[0018]分帧加窗：对预加重后的语音信号进行分帧，并使用窗函数对分帧后的语音信号进行加窗，得到语音帧信号，其中，窗函数为a为加窗系数，n为相应的帧数，N为傅里叶变换的点数；
[0019]特征提取：对语音帧信号x(n)进行快速傅里叶变换，得到语音帧信号频谱X(k)：
[0020][0021]对频谱X(k)模的平方进行Mel滤波，并计算每个滤波器的对数能量步骤S(m)，再经过离散余弦变换转换，得到语音帧信号每一帧的MFCC系数C(n)，最终得到声纹特征。
[0022]进一步地，生成移动终端的用户公钥和用户私钥的具体过程为：
[0023]根据用户ID生成移动终端的用户公钥；
[0024]根据椭圆曲线对的双线性性质，密钥生成中心KGC生成系统主密钥并秘密保存，密钥生成中心KGC公布系统参数；
[0025]根据系统主密钥和用户ID计算得出移动终端的用户私钥并存放在密钥生成中心KGC中。
[0026]进一步地，在生成注册声纹特征的同时构建用户语音数据库，则语音认证过程为：
[0027]采集访问请求中的语音口令，对语音口令进行预处理和特征提取，生成文本内容
和登录声纹特征；
[0028]利用FA算法将登录声纹特征映射到低维向量空间，得到低维登录声纹特征，将低维登录声纹特征与用户语音数据库中的注册声纹特征进行比对，计算特征值之间的最小距离；
[0029]计算文本内容与用户语音数据库中的注册语音信息的相似度；
[0030]判断所述最小距离是否超出阈值且所述相似度是否达到设定阈值；
[0031]根据判断结果进行语音认证；若语音认证成功，则获取用户私钥；若语音认证失败，则更新用户公钥和用户私钥。
[0032]进一步地，更新用户公钥和用户私钥的过程如下:
[0033]对于语音认证失败的请求，当请求次数用完，则需重新采集移动终端的注册语音信息，并根据重新采集的注册语音信息对用户语音数据库进行训练优化，重新提取注册声纹特征，将其与用户身份标识结合生成新的用户ID；
[0034]密钥生成中心KGC删除语音认证失败的请求对应的用户公钥和用户私钥，并根据新的用户ID生成新的用户公钥和用户私钥。
[0035]进一步地，在移动终端进行身份认证的过程为：
[0036]接收生成的随机数、用户私钥和双重加密后的随机数；
[0037]利用用户私钥解密双重加密后的随机数，将解密后的随机数与所述生成的随机数进行匹配验证，当匹配成功，则移动终端身份认证成功，否则，移动终端身份认证失败。
[0038]另一方面，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤：根据移动终端的用户身份标识和注册语音信息生成用户ID；根据用户ID利用国密SM9算法生成移动终端的用户公钥和用户私钥；根据移动终端的访问请求中的语音口令生成登录声纹特征，并根据登录声纹特征进行语音认证；生成随机数并同步至移动终端；并根据用户公钥和AES对称算法对随机数进行双重加密；语音认证通过后，将用户私钥和双重加密后的随机数发送给移动终端，在移动终端进行身份认证。2.根据权利要求1所述的一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，其特征在于，所述生成用户ID的具体过程为：获取移动终端的用户身份标识，所述用户身份标识包括姓名、IP地址、电子邮箱地址、手机号码；获取移动终端的注册语音信息，根据所述注册语音信息生成注册声纹特征；将用户身份标识和注册声纹特征结合生成用户ID。3.根据权利要求2所述的一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，其特征在于，对于注册语音信息和语音口令，生成注册声纹特征和登录声纹特征的过程均包括：预加重：采用一阶高通滤波器对注册语音信息和语音口令中的语音信号进行预加重，预加重的函数为：H(z)＝1
‑
μz
‑1，其中，μ为预加重系数，取值范围为0.9到1.0，z为信号通过滤波器对应的时刻；分帧加窗：对预加重后的语音信号进行分帧，并使用窗函数对分帧后的语音信号进行加窗，得到语音帧信号，其中，窗函数为a为加窗系数，n为相应的帧数，N为傅里叶变换的点数；特征提取：对语音帧信号x(n)进行快速傅里叶变换，得到语音帧信号频谱X(k)：对频谱X(k)模的平方进行Mel滤波，并计算每个滤波器的对数能量步骤S(m)，再经过离散余弦变换转换，得到语音帧信号每一帧的MFCC系数C(n)，最终得到声纹特征。4.根据权利要求1所述的一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，其特征在于，生成移动终端的用户公钥和用户私钥的具体过程为：根据用户ID生成移动终端的用户公钥；根据椭圆曲线对的双线性性质，密钥生成中心KGC生成系统主密钥并秘密保存，密钥生成中心KGC公布系统参数；根据系统主密钥和用户ID计算得出移动终端的用户私钥并存放在密钥生成中心KGC中。5.根据权利要求2所述的一种基于国密SM9算法的移动终端身份认证方法，其特征在于，在生成注册声纹特征的同时构建用户语音数据库，则语音认证过程为：采集访问请求中的语音口令，对语音口令进行预处理和特征提取，生成文本内容和登
录声纹特征；利用FA算法将登录声纹特征映射到低维向量空间，得到低维登录声纹特征，将低维登录声纹特征与用户语音数据库中的注册声纹特征进行比对，计算特征值之间的最小距离；计算文本内容与用户语音数据库中的注册语音信息的相似度；判断所述最小距离是否超出阈值且所述相似度是否达到设定阈值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈栩秋，王薇，甘炜，杨恒，杨一，邬佳希，袁溯，张文雪，张先涛，史上乐，王仙，贺鑫，易守仁，杨禹成，郑万立，沈芮，张珂，李梦，李驰，宋麟，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司成都供电公司，
类型：发明
国别省市：