CN101364876B

CN101364876B - 一种实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法

Info

Publication number: CN101364876B
Application number: CN2008101509511A
Authority: CN
Inventors: 铁满霞; 曹军; 赖晓龙; 黄振海
Original assignee: China Iwncomm Co Ltd
Current assignee: China Iwncomm Co Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: CN101364876A

Abstract

本发明涉及一种实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，包括以下步骤：1)实体B向实体A发送消息2；2)实体A收到消息2后，向可信第三方TP发送消息3；3)可信第三方TP收到消息3后，确定响应RepTA；4)可信第三方TP向实体A返回消息4；5)实体A收到来自可信第三方TP的消息4后，执行步骤6)；6)实体A向实体B返回消息5；7)实体B收到来自实体A的消息5后，进行处理，得到实体A的鉴别结果。本发明将实体的公钥获取、证书验证和鉴别功能融合在一个协议中完成，有利于提高协议执行的效率和效果，便于和各种公钥获取和公钥证书状态查询协议相结合，适合接入网络的用户—接入点—服务器的网络结构，满足接入网络的鉴别要求。

Description

一种实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法

技术领域

本发明涉及一种实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法。

背景技术

在目前的计算机网络和通信网络中，当用户登录网络进行安全通信前，必须完成用户和网络之间的实体鉴别，或单向鉴别或双向鉴别。使用的鉴别机制一般分为两类：基于对称密钥算法和基于公钥(非对称密钥)算法。

基于公钥算法和技术的鉴别机制要求参与者实体必须具有一对密钥，即公私钥对，其中公钥需通知给其他的参与者实体。可用的通知方式有带外通知方式和证书方式，其中带外通知方式由于难于更新而较少使用，证书方式则应用广泛。

采用公钥证书的实体鉴别方法一般需基于公钥基础设施，公钥基础设施是一种利用公钥的概念与技术来实施和提供安全服务的、具有普适性的安全基础设施，它可以提供鉴别、完整性、机密性等安全服务。公钥基础设施中很重要的两个概念就是公钥证书和证书权威，其中公钥证书通常由证书权威颁发，公钥证书中的签名由证书权威提供，证书权威通过提供签名来证实公钥证书持有者和该持有者公钥的绑定关系。

经过证书权威证实的公钥证书通常存在生命期，在生命期结束后证书失效。如果公钥证书所对应的私钥泄漏，则该公钥证书也失效。此外还存在一些其他使公钥证书失效的情况，比如工作变动导致其失效等。

在网络通信中参与鉴别的实体通常会拒绝与持有失效公钥证书的实体建立安全通信，因此公钥获取和证书验证通常围绕实体鉴别过程并为之提供服务。目前现有的鉴别机制在运行之前或运行当中，验证者必须具有声称者的有效公开密钥或者知晓声称者的公钥证书状态，否则鉴别过程会受到损害或不能成功完成。如图1所示，其中实体A和实体B需要通过执行鉴别协议完成它们之间的鉴别，可信第三方TP(Trusted third Party)为实体A和实体B信任的第三方实体，且实体A和实体B必须在鉴别之前通过可信第三方TP获得对端实体的有效公钥或公钥证书的状态。

目前获取公钥证书的状态通常使用以下两种方式：

1)CRL：下载证书吊销列表CRL(Certificate Revocation List)获取公钥证书的状态，包括全部的证书列表下载和增量证书列表下载。某个实体需要验证某个公钥证书的状态时，从服务器下载最新的证书吊销列表，然后检查需要验证的公钥证书是否在最新的证书吊销列表CRL中。

2)在线查询获取公钥证书的状态。例如：在线证书状态协议OCSP(OnlineCertificate Status Protocol)。在线证书状态协议OCSP主要涉及客户端和服务器两个实体，是一种典型的客户端/服务器结构。客户端向服务器发送请求，服务器返回响应。请求中包含需要验证的系列证书，响应中包含系列证书的状态和验证间隔。

事先获得对端实体的有效公钥或公钥证书状态，这一保障需求条件在很多应用环境下都得不到满足，比如在网络结构是用户、接入点、服务器三元结构的接入网络中，包含大多数的通信网络，通常采用实体鉴别机制实现用户接入控制功能，在鉴别机制成功完成前，禁止用户访问网络，因而在鉴别之前用户无法使用证书吊销列表CRL、在线证书状态协议OCSP等方法验证接入点证书的有效性或获得接入点的有效公钥。因此想彻底成功地完成鉴别，只能依赖用户在完成鉴别、已经建立网络通信后再进行验证，例如IEEE802.11i和IEEE802.16(e)中密钥管理PKM(Privacy Key Management)协议，即事后获得接入点的有效公钥或公钥证书的状态。不论是事前获得还是事后获得对端实体的有效公钥或公钥证书的状态，均将鉴别过程与获得有效公钥和公钥证书状态的过程分隔成两个单独的过程，不利于提高协议执行效率，甚至在某些应用环境中会引入不安全的因素，影响鉴别的真实性。

另，在某些应用中，用户在进行鉴别的过程中，也难于使用证书吊销列表CRL、在线证书状态协议OCSP等方式。首先用户设备可能存储资源有限、或者用户根本不愿意存储证书吊销列表CRL，导致周期下载证书吊销列表CRL无法实现。接入网络虽然不存在资源限制，然而接入网络可能存在政策限制等问题。其次，当用户使用在线证书状态协议OCSP等在线查询机制时，用户需要通过后台服务器执行单独的在线证书状态协议OSCP等协议，这些协议往往运行在HTTP协议上，属于应用层的协议，在接入网络的鉴别尚未完成之前，直接使用这些协议将非常复杂。即使能够使用，也需要通过用户—服务器和接入点—服务器的结构完成，不符合用户—接入点—服务器这种结构，无法直接的方便的应用。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提出一种实现实体的公钥获取、证书验证和鉴别为一体的方法。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种实现实体的公钥获取、证书验证和鉴别的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)实体B向实体A发送消息2，消息2包括随机数R_B、请求ReqB及可选文本Text3；

2)实体A收到消息2后，向可信第三方TP发送消息3，消息3包括身份标识ID_A、请求ReqAT和可选文本Text4；

3)可信第三方TP收到消息3后，确定响应RepTA，执行步骤4)；

4)可信第三方TP向实体A返回消息4，消息4包括响应RepTA和可选文本Text5；

5)实体A收到到来自可信第三方TP的消息4后，执行步骤6)；

6)实体A向实体B返回消息5，消息5包括权标TokenAB和响应RepB；

7)实体B收到来自实体A的消息5后，进行处理，得到实体A的鉴别结果。

上述步骤3)中可信第三方TP确定响应RepTA的方法如下：根据实体A的身份标识ID_A，检查公钥证书Cert_A的有效性或通过实体区分符A搜索实体A的有效公钥。

上述步骤7)中实体B对消息5的处理步骤如下：

7.1)根据使用的公钥验证协议或分发协议来验证响应RepB，若验证通过则进至步骤7.2)；

7.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名，然后检查在步骤1)中发送给实体A的随机数R_B是否与包含在权标TokenAB中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果。至此，实体B完成对实体A的单向鉴别过程。

上述方法在步骤1)之前还包括步骤0)实体A发送消息1给实体B，消息1包括随机数R_A、身份标识ID_A及可选文本Text1；实体B收到消息1后，再执行步骤1)。此时上述消息2还包括身份标识ID_B；上述步骤3)中可信第三方TP确定响应RepTA的方法如下：根据实体A和实体B的身份标识ID_A和ID_B，检查公钥证书Cert_A和Cert_B的有效性或通过实体区分符A和B搜索实体A和实体B的有效公钥；上述步骤5)中实体A对消息4的处理步骤如下：

5.1)根据使用的公钥验证协议或分发协议来验证响应RepTA，若验证通过则进至步骤5.2)；

5.2)获得实体B的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenBA中的实体B的签名；然后检查包含在权标TokenBA的签名数据中的身份标识字段ID_A 是否与实体A的身份标识一致，检查在步骤0)中发送给实体B的随机数R_A是否与包含在权标TokenBA中的随机数R_A相一致，得到实体B的鉴别结果。

上述步骤7)中实体B对消息5的处理步骤如下：

7.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名。然后检查包含在权标TokenAB的签名数据中的身份标识字段ID_B是否与实体B的身份标识字段一致，检查在步骤1)中发送给实体A的随机数R_B是否与包含在权标TokenAB.中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果。

上述ReqB和ReqAT分别为实体B和实体A产生的请求，请求对端实体的有效公钥或公钥证书的原状态等信息；上述RepTA和RepB分别为针对请求ReqAT和ReqB而产生的响应。

上述ReqB、ReqAT、RepTA和RepB的形式和定义根据具体使用的公钥验证协议或分发协议确定，这些公钥验证协议或分发协议是证书状态协议(见GB/T19713)、基于服务器的证书验证协议(见IETF RFC5055)或者其他公钥分发或验证协议。

本发明采用三实体构架，实体A和实体B在鉴别之前需获得可信第三方的公钥或证书，并获得可信第三方颁发给自己的用户证书或将自己的公钥交给可信第三方保管，而无需事先知晓对端实体的有效公钥或公钥证书的状态。本发明将实体的公钥获取、证书验证和鉴别功能融合在一个协议中完成，有利于提高协议执行的效率和效果，便于和各种公钥获取和公钥证书状态查询协议相结合，适合接入网络的用户-接入点-服务器的网络结构，满足接入网络的鉴别要求。

附图说明

图1为现有技术中的鉴别机制工作示意图；

图2为本发明实施例一的方法示意图；

图3为本发明实施例二的方法示意图；

图4为本发明实施例三的方法示意图。

具体实施方式

本发明的方法涉及三个安全元素，即两个实体A和B及一个可信第三方TP，通过在线的可信第三方TP，实体A和B之间完成鉴别，且获取对端实体的有效公钥或公钥证书的状态。

实体A或B以实体X表示；则R_X表示实体X产生的随机数；Cert_X为实体X的公钥证书；ID_X为实体X的身份标识，由证书Cert_X或者实体的区分符X表示；ReqX表示由实体X产生的请求，请求对端实体的有效公钥或公钥证书的状态等信息；ReqXT表示由实体X产生的或转发给可信第三方TP的请求；RepX表示针对ReqX向实体X发送的响应，即向实体X响应其所请求的实体的有效公钥或公钥证书的状态等信息；RepTX表示针对ReqXT由可信第三方TP产生的响应；Token为权标字段；Text为可选文本字段。各符号定义如下：

ID_A＝Aor CertA

ID_B＝B or CertB

ReqB、ReqAT、RepTA、RepB的形式根据具体使用的公钥验证协议或分发协议确定，这些在线公钥验证协议或分发协议包括证书状态协议(见GB/T19713)、基于服务器的证书验证协议(见IETF RFC5055)或者其他公钥分发或验证协议。

参见图2，本发明实现实体A和实体B之间的双向鉴别的具体方法流程如下：

1)实体A发送消息1给实体B，消息1包括随机数R_A、身份标识ID_A及可选文本Text1；

2)实体B收到消息1后，向实体A发送消息2，消息2包括权标TokenBA、身份标识ID_B、请求ReqB及可选文本Text3，其中TokenBA＝R_A‖R_B‖ID_A‖sSB(R_A‖R_B‖ID_B‖ID_A‖Text2)；

3)实体A收到消息2后，向可信第三方TP发送消息3，消息3包括请求ReqAT和可选文本Text4，其中ReqAT需包含ReqB的内容；

4)可信第三方TP收到消息3后，根据实体A和实体B的身份标识ID_A和 ID_B，检查公钥证书Cert_A和Cert_B的有效性或通过实体区分符A和B搜索实体A和实体B的有效公钥，确定响应RepTA，其中RepTA需包含RepB的内容，执行步骤5)；

5)可信第三方TP向实体A返回消息4，消息4包括响应RepTA和可选文本Text5；

6)实体A收到到来自可信第三方TP的消息4后，完成下列步骤：

6.1)根据使用的公钥验证协议或分发协议来验证响应RepTA，若验证通过则进至步骤6.2)；

6.2)获得实体B的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenBA中的实体B的签名；然后检查包含在权标TokenBA的签名数据中的身份标识字段ID_A是否与实体A的身份标识一致，检查在步骤1)步中发送给实体B的随机数R_A是否与包含在权标TokenBA.中的随机数R_A相一致，得到实体B的鉴别结果；

7)实体A向实体B返回消息5，消息5包括权标TokenAB和响应RepB，其中TokenAB＝Text7‖sSA(R_B‖ID_B‖Text6)；

8)实体B收到来自实体A的消息5后，执行下列步骤：

8.1)根据使用的公钥验证协议或分发协议来验证响应RepB，若验证通过则进至步骤8.2)；

8.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名。然后检查包含在权标TokenAB的签名数据中的身份标识字段ID_B是否与实体B的身份标识字段一致，检查在步骤2)中发送给实体A的随机数RB是否与包含在权标TokenAB.中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果；至此，实体A和实体B之间完成双向鉴别过程。

参见图3，如果仅实现实体A对实体B的单向鉴别，则在双向鉴别过程的基础上步骤7)和8)可以省略，且消息1到消息5中的某些字段也可以省略。

参见图4，如果仅实现实体B对实体A的单向鉴别，则在双向鉴别过程的基础上步骤1)可以省略，且消息2到消息5中的某些字段也可以省略，其具体工作过程如下：

2)实体B向实体A发送消息2，消息2包括随机数R_B、请求ReqB及可选文本Text3；

3)实体A收到消息2后，向可信第三方TP发送消息3，消息3包括身份标识ID_A、请求ReqAT和可选文本Text4，其中ReqAT等于ReqB；

4)可信第三方TP收到消息3后，根据实体A的身份标识ID_A，检查公钥证书Cert_A的有效性或通过实体区分符A搜索实体A的有效公钥，确定响应RepTA，其中RepTA等于RepB，执行步骤5)；

6)实体A收到到来自可信第三方TP的消息4后，执行步骤7)；

7)实体A向实体B返回消息5，消息5包括权标TokenAB和响应RepB，其中TokenAB＝Text7‖sSA(R_B‖Text6)；

8)实体B收到来自实体A的消息5后，执行下列步骤：

8.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名，然后检查在步骤2)中发送给实体A的随机数R_B是否与包含在权标TokenAB.中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果。至此，实体B完成对实体A的单向鉴别过程。

Claims

1.一种实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)实体B向实体A发送消息2，消息2包括随机数R_R、请求ReqB及可选文本Text3；

3)可信第三方TP收到消息3后，确定响应RepTA，执行步骤4)；

5)实体A收到来自可信第三方TP的消息4后，执行步骤6)；

6)实体A向实体B返回消息5，消息5包括权标TokenAB和响应RepB；

2.根据权利要求1所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述步骤3)中可信第三方TP确定响应RepTA的方法如下：根据实体A的身份标识ID_A，检查公钥证书Cert_A的有效性或通过实体区分符A搜索实体A的有效公钥。

3.根据权利要求2所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述步骤7)中实体B对消息5的处理步骤如下：

7.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名，然后检查在步骤1)中发送给实体A的随机数R_B是否与包含在权标TokenAB中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果。

4.根据权利要求1所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：该方法在步骤1)之前还包括步骤0)实体A发送消息1给实体B，消息1包括随机数R_A、身份标识ID_A及可选文本Text1；实体B收到消息1后，再执行步骤1)。

5.根据权利要求4所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述消息2还包括身份标识ID_B。

6.根据权利要求5所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述步骤3)中可信第三方TP确定响应RepTA的方法如下：根据实体A和实体B的身份标识ID_A和ID_B，检查公钥证书Cert_A和Cert_B的有效性或通过实体区分符A和B搜索实体A和实体B的有效公钥。

7.根据权利要求6所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述步骤5)中实体A对消息4的处理步骤如下：

5.2)获得实体B的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenBA中的实体B的签名；然后检查包含在权标TokenBA的签名数据中的身份标识字段ID_A是否与实体A的身份标识一致，检查在步骤0)中发送给实体B的随机数R_A是否与包含在权标TokenBA中的随机数R_A相一致，得到实体B的鉴别结果。

8.根据权利要求7所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述步骤7)中实体B对消息5的处理步骤如下：

7.2)获得实体A的公钥或公钥证书的状态，验证包含在权标TokenAB中的实体A的签名，然后检查包含在权标TokenAB的签名数据中的身份标识字段ID_B是否与实体B的身份标识字段一致，检查在步骤1)中发送给实体A的随机数R_B是否与包含在权标TokenAB中的随机数R_B相一致，得到实体A的鉴别结果。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述ReqB和ReqAT分别为实体B和实体A产生的请求，请求对端实体的有效公钥或公钥证书的原状态信息；所述RepTA和RepB分别为针对请求ReqAT和ReqB而产生的响应。

10.根据权利要求9所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述ReqB、ReqAT、RepTA和RepB的形式和定义根据具体使用的公钥验证协议或分发协议确定，所述公钥验证协议或分发协议是证书状态协议或基于服务器的证书验证协议。

11.根据权利要求1至3任一权利要求所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述ReqAT等于ReqB，RepTA等于RepB。

12.根据权利要求4至8任一权利要求所述的实现实体的公钥获取、证书验证及鉴别的方法，其特征在于：所述ReqAT包含ReqB的内容，RepTA包含RepB的内容。