[发明专利]通信设备、通信系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络，更具体地，涉及能够保持秘密性和认证性的通信设备、通信系统及其方法。

背景技术

加密和签名是最重要和基础的密码运算。它们被广泛使用在许多安全应用中，例如VPN、移动通信系统中的认证、广播加密等。作为基本的安全工具，加密和签名总是被一起使用，以对任何给定的消息进行加密和签名。也就是说，发送者的设备对消息进行加密和签名，然后将其发送到接收者的设备。在接收到该消息之后，接收者的设备对消息进行解密，并验证发送者的签名。在验证成功之后，接收者确信该消息的真实性。也就是说，接收者相信他/她已经接收了来自正确的发送者的正确的消息。还存在另一个优点。如果由于某个原因，发送者否认他/她发送的消息，则接收者可以向第三方出示证据证明该消息确实是该发送者发送的。

有一个例子。Alice向Bob发送一个消息，并且该消息的内容最好对任何第三人保密。例如，Alice打算从Bob那里借钱，并发送该事务的电子消息。该消息必须被加密，并且被签名，以提供认证。但是，如果事后Alice否认从Bob处借钱，则Bob可以向第三方提供证据证明Alice的确签署了该消息。

有一种认证方案被称为AES(authenticated encryption scheme，认证加密方案)。其首先出现在K.Nyberg和R.A.Rueppel的A New SignatureScheme Based on the DSA Giving Message Recovery，ACM Computer &Communications Security，vol.1，pp.58-61，1993中。然后作出了改进，并出现在P.Horster，M.Michels和H.Petersen，Authenticated EncryptionSchemes with Low Communication Costs，IEEE Electronics Letters，vol.30，no.15，pp.1212-1213，1994，以及W.B.Lee和C.C.Chang，Authenticated Encryption Scheme without using a One Way Funcaon，IEEEElectronics Letters，vol.31，no.19，pp.1656-1657，1995中。最重要的是，在T.S.Wu和C.L.Hsu，Convertible Authenticated EncryptionScheme，The Journal of Systems and Software，vol.39，no.3，pp.281-282，2002；G.Wang，F.Bao，C.Ma和K.Chen，Efficient AuthenticatedEncryption Schemes with Public Verifiability，IEEE Vehicular TechnologyConference(VTC 2004)-Wireless Technologies for Global Security，IEEEComputer Society，2004；以及美国专利No.6396928中，实现了在争议仲裁中使用的加密和签名。

图14是示意性地示出了单接收者形式的传统认证加密方案的示图。发送者的设备使用生成签名所需的一次随机秘密整数k以及接收者的公钥，来得到加密钥。利用加密钥和对称加密算法(在某些方案中不需要)，消息M被加密为密文c。最后，密文c和签名(r，s)被发送给接收者的设备。在接收到认证解密消息之后，接收者的设备使用接收者私钥来解密密文，并利用发送者的公钥来验证签名。如果发生争议，接收者公开解密后的消息M以及签名(r，s)，受信第三方(TTP)于是可以验证该签名。