[发明专利]基于全域哈希的身份基加密方法

说明书

本发明提供了一种基于全域哈希的身份基加密方法，消息发送方在仅知晓消息接收方身份标识的情况下，即可完成对消息的加密，而不需要依赖第三方信任机构，消息接收方通过自己的身份私钥，结合双线性运算和哈希运算，即可还原出消息原文并且验证，包括步骤S1：参数初始化；S2：密钥生成中心生成主公钥和主私钥；S3：用户密钥生成；S4：Alice加密；S5：Bob解密。采用基于全域哈希的身份基密码方案，完成了用户身份与公钥的最自然绑定，避免第三方信任系统繁琐的信任证明；与国际上流行BF‑IBE的方案相比，在相同安全强度下，本方案在加密阶段取消了最为耗时的双线性对运算，并且减少了一次点加运算，而在解密阶段与BF‑IBE算法相当。

技术领域

本发明涉及密码学技术领域，特指一种针对基于全域哈希的身份基加密方法。

技术背景

A.Shamir在1984年提出了基于身份的密码系统(Identity-BasedCryptography)的概念，在基于身份的密码系统中，用户的私钥由密钥生成中心(KeyGenerateCenter，KGC)根据主密钥和用户身份计算得出，用户的公钥由用户身份唯一确定，从而用户不需要通过第三方保证其公钥的真实性。与基于证书的公钥密码系统相比，基于身份的密码系统中的密钥管理环节可以得到适当简化近年来，随着我国网络信息化建设的不断推进及信息技术的广泛应用，在促进经济发展、社会进步、科技创新的同时，也带来了十分突出的网络安全问题。密码技术是网络安全技术的基础，基于身份的密码学技术是确保网络中通信双方安全通信的重要工具。

椭圆曲线对具有双线性的性质，它在椭圆曲线的循环子群与扩域的乘法循环子群之间建立了联系。1999年，K.Ohgishi、R.Sakai和M.Kasahara在日本提出了用椭圆曲线对(pairing)构造基于身份的密钥共享方案；2001年，D.Boneh和M.Franklin，以及R.Sakai、K.Ohgishi和M.Kasahara等人独立提出了用椭圆曲线对构造基于身份的公钥加密算法。这些工作引发了基于身份的密码的新发展。

本发明在D.Boneh和M.Franklin算法的基础上，提出了一种基于全域哈希的身份基加密方案，在保留标识密码体制密钥短、速度快、安全强度高和不依赖第三方证书的优势下，在加密阶段使用一次速度较快的点乘运算替代了时间开销较大的双线性对运算，且不影响算法的安全性，显著提高了加密方案的计算性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于全域哈希的身份基加密方法，其特征在于，消息发送方在仅知晓消息接收方身份标识的情况下，即可完成对消息的加密，而不需要依赖第三方信任机构，消息接收方通过自己的身份私钥，结合双线性运算和哈希运算，即可还原出消息原文并且验证。本发明中默认已由密钥生成中心生成相关的系统参数并对相关用户身份信息初始化完毕，具体包括以下步骤：

S1：参数初始化

阶数为大素数N的加法循环子群G1和G2，G1的生成元P1，G2的生成元P2；阶数为大素数N的乘法循环子群GT；双线性对e是G1×G2→GT的映射；哈希函数H(Z，n)的输入为比特串Z和整数n、输出为a∈[1，n-1]，得到H1，H2；公开参数P1，P2，H1，H2；

S2：密钥生成中心生成主公钥和主私钥

密钥生成中心将随机产生的随机数s∈[1，N-1]作为主私钥，并将s和P2的乘积作主公钥Ppub，Ppub＝s·P2；公开参数Ppub和e(Ppub，P2)；

S3：密钥对生成

用户B的标识为IDB，为产生用户B的通信密钥对，密钥生成中心计算公钥P_idB＝H1(IDB,N)，为计算解密私钥dsB,密钥生成中心首先计算T1＝H1(IDB,N)+P2，然后计算私钥dsB＝[s]T1；

S4：Alice加密