一种ECC结合OPT的加密方法技术

本发明专利技术公开了一种ECC结合OPT的加密方法，其将ECC和OPT相结合，提出了一种新型的椭圆曲线算法，能够有效的抵抗量子计算机的反向计算，确保私钥的安全性。本发明专利技术通过在椭圆曲线加密算法的基础上引入OPT算法来保护私钥，最终在python平台进行实验，实验结果表明本发明专利技术所提方法可以有效抵抗功能性量子设备的可逆计算，防止窃听者伪造签名，保障现代公钥密码系统的安全性。系统的安全性。系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种ECC结合OPT的加密方法


[0001]本专利技术涉及加密
，特别涉及一种ECC结合OPT的加密方法。

技术介绍

[0002]通信与加密技术一直是社会发展关注的焦点。如今加密技术无处不在，但是有加密便有解密，在保护隐私的同时，也有人觊觎别人的隐私。“道高一尺魔高一丈”可以很好的形容加密技术与窃听技术之间的竞争。 RSA一种传统的加密算法凭借其简洁性安全性迅速风靡，被广泛应用到在线支付、通信，电子邮件等领域。但是RSA加密“曾经”之所以强大，安全性高，是因为RSA基于大数分解或求解离散对数的难度。例如我们可以很容易求解出两个质数相乘，但是反过来要找到一个庞大数字的因子却非常困难。故RSA等一些基于公钥的加密算法，通常是被认为是安全的。然而，在量子计算之下，这些复杂的数学问题被证明都是可以在多项式时间内被轻易破解的。功能性量子设备可以极快的实现可逆计算与伪造签名，当窃听者可以使用实用量子计算机时，它将打破几乎所有现代公钥密码系统的安全性。
[0003]量子计算机于从1980Feynman提出到2016年美国IBM公司推出5量子比特超导量子平台，促使量子计算机的在国际上的研发进入到突破性发展阶段。当前，量子计算机发展迅速，备受世界重视，世界多个国家将量子计算机的研发作为国家发展战略。量子计算机的发展虽然将会为未来的科学医疗金融等方面带来新的突破，但是量子计算机的到来也对传统密码学带来前所未有的挑战，2019年10月谷歌公司正式在《Nature》上发表：量子计算机以可扩展的方式，实现了秀尔算法(Shorr/>’
s algorithm)。Shor 算法于1994年数学家彼得
·
秀尔提出，是针对大数分解的量子算法，配合量子计算机可以破解已被广泛应用的公钥加密算法。并且谷歌的CraigGidney和瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的Martin Ekera研究表明：在8小时内可以使用2000万噪声量子位计算2048位RSA整数，这一项研究表明Shor算法成为了现实，预示着量子计算机的发展将对整个互联隐私与数据安全造成巨大的冲击。
[0004]而OPT加密算法具有随机产生密钥，一次性加密，加密解密运算效率高的特点可以有效抵抗量子计算机的攻击，但是它也存在一个严重的缺陷，那便是密钥要求与明文一样长，并且存在密钥共享困难的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术结合ECC(椭圆加密算法)和OPT算法，将256位随机数通过OPT算法用来保护私钥，从而提出了一种ECC 结合OPT的加密方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种ECC结合OPT的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]步骤1：接收节点A生成密钥：
[0009]步骤101：选取私钥sk并根据sk通过OPT加密算法生成伪密钥sk
’
；
[0010]步骤102：基于伪密钥sk
’
生成相应的公钥pk，并将公钥pk广播到发送节点B；
[0011]步骤2：发送节点B加密消息：
[0012]步骤201：根据收到的公钥pk将明文消息m进行加密得到密文消息 c；
[0013]步骤202：将密文消息c发送到接收节点A；
[0014]步骤3：接收节点A解密消息：
[0015]步骤301：利用伪密钥sk
’
对密文消息c进行解密即可得到相应的明文消息m。
[0016]进一步地，所述方法还包括：
[0017]在接收节点A利用伪密钥sk
’
对密文消息c进行签名，并将签名后的消息发送给接给发送节点B；
[0018]在发送节点B上验证消息的签名，若验证成功则消息被接收节点A 成功接收，否则消息发送失败。
[0019]进一步地，步骤101中所述生成伪密钥的公式为：
[0020]e
’
＝e
⊕
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，
[0021]其中，k为一个256位的随机数，e为选取的私钥，
⊕
为异或运算。
[0022]进一步地，步骤102中所述生成公钥的公式为：
[0023]e
’
G＝P
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)，
[0024]其中，P为公钥，G为椭圆曲线上的基点，G(x,y)为起点坐标，e
’
为伪密钥。
[0025]进一步地，在接收节点A对收到的消息进行签名时，先对消息进行 Hash256处理得到相应的散列值；再对得到的散列值进行签名得到签名值。
[0026]进一步地，所述的进行签名的公式为：
[0027]uG+vP＝R＝kG
→
uG+ve
’
G＝kG
→
u+ve
’
＝k
→
z/s+re
’
/s＝k
→
(z+re
’
)/s＝u
→
s＝(z+r e
’
)/k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0028]其中，z表示哈希函数处理的数据，u，v为大数分解的两个质数，k 为生成的随机数，r和s作为消息签名。
[0029]进一步地，在发送节点B上验证消息的签名时，先将收到的消息进行 Hash256处理得到相应的散列值；再将收到的签名通过公钥解密得到解密后的散列值；最后判断前两步得到的散列值是否相同，若相同则签名验证成功，否则签名验证失败。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术提出了一种ECC结合OPT的加密方法，通过引入OPT算法改进ECC算法，结合两种算法的有点，做到安全性与效率共存。既能够有效的抵抗量子计算的攻击，又能够保障用户私钥不受攻击，保证私钥不受量子计算机威胁。传统的椭圆密码学，根据eG＝[(k
‑
u)/v]G
→
e＝(k
‑
u)/v，对于任何(u,v)的组合，只有满足前面方程，便可以证为私钥e的持有者，在不知道e的情况下只有通过穷举(u,v)直到e＝(k
‑
u)/v。这在量子计算机没成熟的条件下穷举反算是不现实的，但是在成熟功能性量子计算机设备下有专家提出反算出e只需要8分钟。通过秀尔算法(Shor
’
s algorithm) 利用量子计算的并行性，快速分解出公约数，从而打破了RSA算法的基础。研究表明八个小时内便可破解2048位RSA密码。
[0032]但是对于改进的椭圆加密算法e
’
G＝[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ECC结合OPT的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：接收节点A生成密钥：步骤101：选取私钥sk并根据sk通过OPT加密算法生成伪密钥sk
’
；步骤102：基于伪密钥sk
’
生成相应的公钥pk，并将公钥pk广播到发送节点B；步骤2：发送节点B加密消息：步骤201：根据收到的公钥pk将明文消息m进行加密得到密文消息c；步骤202：将密文消息c发送到接收节点A；步骤3：接收节点A解密消息：步骤301：利用伪密钥sk
’
对密文消息c进行解密即可得到相应的明文消息m。2.根据权利要求1所述的一种ECC结合OPT的加密方法，其特征在于，所述方法还包括：在接收节点A利用伪密钥sk
’
对密文消息c进行签名，并将签名后的消息发送给接给发送节点B；在发送节点B上验证消息的签名，若验证成功则消息被接收节点A成功接收，否则消息发送失败。3.根据权利要求1所述的一种ECC结合OPT的加密方法，其特征在于，步骤101中所述生成伪密钥的公式为：e
’
＝e
⊕
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，其中，k为一个256位的随机数，e为选取的私钥，
⊕
为异或运算。4.根据权利要求2所述的一种ECC结合OPT的加密方法，其特征在于，步骤102中所述生成公钥的公式为：e
’
G＝P
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，杨孝天，马冉，
申请(专利权)人：西藏大学，
类型：发明
国别省市：