[发明专利]一种基于可信执行环境的身份认证方法

说明书

本发明公开了一种基于可信执行环境的身份认证方法，该方法包括以下步骤：在TEE中生成随机序列作为PUF的激励，通过PUF生成保护身份密钥，并创建身份密钥及PUF绑定的挑战/应答对；在TEE中生成随机数，对随机数、存储密钥、身份ID信息进行加密运算，随机数和加密运算结果生成多个挑战/应答对；认证服务器从多个挑战/应答对中选择一对未使用过的挑战/应答对发送给设备中的TEE进行认证服务；认证服务器取出身份密钥密文，将身份密钥密文与挑战/应答对做比较，若相同，则认证成功，否则为失败；当认证服务器上的未使用挑战/应答至少剩余一对时，需要通过会话密钥session_key保护的会话更新挑战/应答对，会话更新挑战/应答对通过信道安全传输到认证服务器。

技术领域

本发明涉及移动设备信息安全技术领域，具体来说，涉及一种基于可信执行环境的身份认证方法。

背景技术

TEE是可信执行环境的简称，当前的可信执行环境主要是基于智能终端（如智能手机）中处理器的安全区域构建的可信执行环境，可信执行环境是一个独立的执行区域，它提供了很多安全属性，如隔离性，完整性等，同时可信执行环境也确保了加载到可信执行环境中代码和数据的安全性，传统的可信执行环境技术包含ARM的TrustZone等。

随着物联网的发展，越来越多的物联网设备中需要构建可信执行环境，来支撑物联网安全敏感的业务，物联网身份认证是认证服务器或者其他验证终端是指通过一定的手段，完成物联网设备身份的确认，实现物联网设备的访问控制，目前，物联网设备身份确认基于物理不可克隆方法，通过提取制造过程中不可避免的制造差异获得秘密信息，特别地，当电路断电的时候，秘密信息消失，攻击者无法用传统的攻击方式获得电路中的秘密信息，而且一般的入侵式攻击还会破坏电路中的制造差异，导致攻击无效，物理不可克隆方法在密钥存储、认证防伪、安全启动等方面都提供了全新的安全方案，但是这类物理防克隆方法无法防止重播攻击，另外，基于共享密钥或者PKI的挑战/应答身份认证机制无法防止物理克隆，如，传统的身份认证方法，需要引入安全芯片或者可信执行环境的可信根保护身份密钥，基于TEE+SE+挑战/应答的移动安全可以解决物理克隆、重播攻击以及通过可执行环境保护PUF，但是需要额外增加安全芯片，增加部署和成本。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于可信执行环境的身份认证方法，基于TEE的可信认证服务、运用PUF和挑战/应答方式，搭建低成本的安全的单芯片身份认证方案。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于可信执行环境的身份认证方法，该方法包括以下步骤：

S1 在TEE中生成随机序列作为PUF的激励，通过PUF生成保护身份密钥，并创建身份密钥及PUF绑定的挑战/应答对；

S2 在TEE中生成随机数，对随机数、存储密钥、身份ID信息进行加密运算和哈希运算，随机数和加密运算结果生成多个挑战/应答对；

S3 认证服务器从多个挑战/应答对中选择一对未使用过的挑战/应答对发送给设备中的TEE进行认证服务；

S4 认证服务器取出身份密钥密文，将身份密钥密文与挑战/应答对做比较，若相同，则认证成功，否则为失败；

S5 对挑战/应答对进行更新，当认证服务器上的未使用挑战/应答至少剩余一对时，需要通过会话密钥session_key保护的会话更新挑战/应答对，会话更新挑战/应答对通过信道安全传输到认证服务器。

进一步地，所述S1创建身份密钥进一步包含：

S1.1在TEE中生成随机序列作为PUF的激励，通过PUF生成响应RSP，运用RSP作为AES加密密钥对身份密钥进行加密，将激励和加密模型结构存储到一次性编程存储器OTP上，实现PUF、AES在TEE中的访问。

进一步地，所述S2中生成挑战/应答对进一步包含：