[发明专利]一种基于零信任和机密计算的统一身份认证平台

权利要求书

1.一种基于零信任和机密计算的统一身份认证平台，其特征在于：包括四个阶段，分别为：通信建立阶段、用户注册阶段、功能平台注册阶段和登陆与密钥协商阶段；

其中，通信建立阶段用于对称密钥SK的协商，在用户和统一身份认证平台间建立可靠通信；

用户注册阶段和功能平台注册阶段实现经由统一身份认证平台以及机密计算安全区验证的注册功能，构建匿名认证关系表的功能，得到合法用户和合法功能平台；

登录和密钥协商阶段实现在合法用户和合法功能平台之间协商对称会话密钥的功能，该对称会话密钥将用于后续传输的隐私数据的加密；

所述通信建立阶段，具体流程如下：

S11：在用户端生成随机数r₁，并获取当前时间戳TS₁；

S12：用户端将m₁＝{r₁,TS₁}以POST请求方式发送给统一身份认证平台；

S13：统一身份认证平台接收到m₁后，验证时间戳TS₁是否有效，若无效则拒绝建立通信，若有效则生成随机数r₂并获取当前时间戳TS₂，获取统一身份认证平台的SM₂公钥k_p；其中时间戳有效，具体指：当前时间戳与待验证的时间戳之差小于通信传播的最大时间传输延迟；

S14：统一身份认证平台将m₂＝{r₂,k_p,TS₂}以POST请求方式返回给用户端；

S15：用户端接收到m₂后，验证时间戳TS₂是否有效，若无效则再次发送通信请求，并返回步骤S11，若有效则生成随机数r₃并获取当前时间戳TS₃，使用获取到的m₂中的公钥k_p将r₃,TS₃加密成ER，将m₃＝{ER,TS₃}以POST请求方式发送给统一身份认证平台；

S16：用户端进行r₁||r₂||r₃操作，并将操作结果进行单向哈希，将哈希结果作为对称密钥SK保存在用户端；其中||表示按位连接；

S17：统一身份认证平台接收到m₃后，验证时间戳TS₃是否有效，若无效则拒绝建立通信，若有效则使用RSA私钥k_v对ER进行解密，解密结果记作r₃,TS₃’；检验TS₃’是否等于TS₃，若不相等，则报错；若相等，则进行r₁||r₂||r₃操作，并将操作结果进行单向哈希，将哈希结果作为对称密钥SK保存在用户端；

所述用户注册阶段，具体流程为：

S21：用户输入ID_i及PW_i，并由前端确定输入符合规范后进行ID_i||PW_i操作，将操作后得到的结果进行哈希并存储到用户匿名标识UID_i中；获取当前时间戳TS₁，根据通信建立阶段计算出的对称密钥SK对UID_i和TS₁进行加密并保存到EID_i中；其中，EID_i是用户匿名标识和时间戳的加密结果，用于保证传输信息的安全和时间有效；

S22：将m₁＝{EID_i,TS₁}以POST请求方式发送给统一身份认证平台；

S23：统一身份认证平台在接收到用户端发来的m₁后验证时间戳TS₁是否有效；若无效则拒绝用户注册请求；若有效则根据对称密钥SK将接收到的m₁进行解密，解密后的EID_i和TS₁对应保存到UID_i和TS₁’中；

验证TS₁’和TS₁是否相等，若不相等则拒绝用户注册请求，相等则将UID_i通过机密计算环境的非信任区对外接口发送到非信任区中；

调用安全区ecall函数在安全区内部将UID_i和统一身份认证平台的主密钥K_UCP进行拼接并进行单向哈希，哈希的结果保存在用户的假名PID_i中，并通过对外非信任接口返回；

验证返回的PID_i其是否是已注册的用户的列表PIDlist中的元素；若属于则拒绝用户的再次注册请求，若不属于则将该PID_i添加到PIDlist中；

获取统一身份认证平台的标识ID_UCP，并产生最新的时间戳TS₂，使用对称密钥SK对TS₂进行加密，保存到应答序列号ACK_UCP中，通过可靠通信信道将m₂＝{ACK_UCP，TS₂}发送给用户端；

进行ID_UCP||PID_i操作，将操作得到的结果进行哈希后保存到验证信息PID_i中，将键值对{PID_i，V}进行保存；

S24：用户端在接收到m₂后检查TS₂是否有效，若失效则返回第一步再次发送注册请求，若有效则使用SK对接收到的应答序列号ACK_UCP进行解密，将解密结果保存到TS₂'中，之后验证TS₂'是否等于TS₂，若不相等则返回S21再次发送注册请求，若相等则用户端确定注册阶段完成，注册成功；

所述功能平台注册阶段，具体流程为：

S31：功能平台端获取其唯一身份标识ID_j，并获取最新时间戳TS₁；

S32：功能平台端在可靠环境内将m₁＝{ID_j，TS₁}发送给统一身份认证平台；

S33：统一认证平台在接收到m₁后，首先检查时间戳TS₁是否有效，若无效则拒绝功能平台注册请求，若有效则获取统一身份认证平台唯一身份标识ID_UCP，之后产生随机数R_j；

执行ID_j||R_j操作，并将结果进行哈希后存储到TC_j中；其中，TC_j是功能平台IDj和注册时生成的随机数Rj的哈希结果，用于功能平台验证认证平台的身份；

进行ID_j||ID_UCP操作，并将操作结果进行哈希后存储到UID_j中；将TC_j和UID_j进行异或，结果保存到PTC_j中；其中，UID_j是功能平台标识IDj和认证平台标识ID_UCP的哈希结果，用于隐藏TC_j为PTC_j；

统一身份认证平台获取最新时间戳TS₂并在可靠环境内将m₂＝{PTC_j，TS₂}发送给发出注册请求的功能平台；

统一身份认证平台通过机密计算环境的非信任区对外接口将ID_j发送到非信任区中，调用ecall函数在信任区内执行ID_j||K_UCP操作，将连接结果进行哈希保存到PID_j中；

将PID_j从信任区中返回，并对之前生成的随机数R_j和ID_UCP进行异或操作，结果保存到PR_j中；并将键值对{PID_j-PR_j}进行保存；

S34：功能平台端在接收到m₂后检查TS₂是否有效，若无效则返回S31继续发送注册请求；若有效则将PTC_j进行保存；

所述登陆与密钥协商阶段，具体流程为：

S41：用户端输入身份标识ID_i,口令PW_i以及访问目标功能平台身份标识ID_j；生成随机数N_i,获取当前时间戳TS₁，执行ID_i||PW_i操作，将操作结果哈希后保存在变量UID_i中；

用户端使用在通信建立阶段协商的对称密钥SK，分别对UID_i,ID_j,N_i,TS₁加密并将加密结果保存为EID_i；

S42：将m₁＝{EID_i,TS₁}以POST请求方式发送给统一身份认证平台；

S43：统一身份认证平台接收到m₁，验证TS₁的有效性，若无效则拒绝登录请求，若有效则使用统一身份认证平台持有的在通信建立阶段协商的对称密钥SK对EID_i解密以获取UID_i,ID_j,N_i,TS₁’；

检验TS₁’，TS₁是否相等，若不相等则拒绝登录请求，若相等则将UID_i通过机密计算环境非信任区对外接口传送到非信任区中；

在非信任区通过调用ecall函数在安全区内执行UID_i||K_UCP操作并对其结果进行单向哈希，结果保存在PID_i并通过非信任区对外接口传送给统一身份认证平台；

统一身份认证平台通过验证返回的PID_i是否是PIDlist的元素，确定用户是否已注册；若用户未注册，则拒绝登录请求；若用户已注册，则凭借PID_i获取认证平台端标识ID_UCP和验证信息V；

执行ID_UCP||PID_i操作并对其结果哈希，将哈希结果V’和V比对，若不相等则表明用户口令更改，若相等则将ID_j通过机密计算环境非信任区对外接口传送到非信任区中，执行ID_j||K_UCP操作并对其结果哈希，将哈希结果作为PID_j并通过非信任区对外接口传送给统一身份认证平台；

统一身份认证平台凭借PID_j查找PR_j，将PR_j和ID_UCP做异或，结果保存在R_j中；

执行ID_j||R_j操作，并对其进行哈希，结果保存在TC_j中；

执行ID_j||ID_UCP操作，将对其哈希的结果保存在UID_j中；

获取当前时间戳TS₂，执行TC_j||ID_j||TS₂操作，并对操作结果进行哈希，哈希结果和N_i异或后存储为TRN₁；

执行TRN₁||TC_j||UID_j||TS₂操作，使用N_i作为密钥生成上述操作结果的消息认证码q₁；

S44：将m₂＝{UID_j,TRN₁,q₁,TS₂}以POST请求方式发送给功能注册平台；

S45：功能注册平台收到m₂后，验证时间戳TS₂的有效性；若无效，则拒绝认证平台端的访问，若有效，则功能平台获取自身的ID_j以及对应的PTC_j；

将PTC_j与UID_j进行异或，异或的结果保存到TC_j中；

进行TC_j||ID_j||TS₂操作，将操作得到的结果哈希后与TRN₁进行异或并将结果保存到N_i中；

根据验证函数验证q₁是否等于TRN₁||TC_j||UID_j||TS₂，若不相等则拒绝认证平台端的访问；若相等则生成随机数N_j并获取最新时间戳TS₃；

进行N_i||TC_j||ID_j||TS₃操作，将操作结果进行哈希并和N_j进行异或，将结果保存到TRN₂中；

进行TRN₂||N_i||TC_j||UID_j||TS₃，并使用N_j作为密钥生成上述操作结果的消息认证码q₂；

通过可靠通信信道将m₃＝{TRN₂,q₂,TS₃}发送给统一身份认证平台；

进行N_i||N_j操作，并将结果进行哈希作为对称密钥KEY_ij用于后续反馈用户请求；

S46：统一身份认证平台在接收到m₃后验证TS₃是否有效，若无效则再次发送m₂，有效则进行N_i||TC_j||ID_j||TS₃并将结果进行哈希后与TRN₂进行异或并保存到N_j中；

通过验证函数验证TRN₂||N_i||TC_j||UID_j||TS₃是否等于q₂，若不相等则向功能注册平台再次发送m₂，若相等则获取最新时间戳TS₄，并通过对称密钥SK对N_j和TS₄进行加密，加密后的结果保存到EN_j中；

统一身份认证平台将m₄＝{EN_j,TS₄}发送至用户端；

用户端在接收到m₄后首先验证TS₄是否有效，若无效则返回S41再次发送m₁，若有效则根据SK对m₄进行解密，得到解密后的时间戳TS₄’以及统一身份认证平台生成的随机数N_j；

验证TS₄’是否等于TS₄，若不相等则返回S41再次发送m₁，若相等则进行N_i||N_j操作，并将得到的结果进行哈希得到对称密钥KEY_ij。

2.如权利要求1所述的一种基于零信任和机密计算的统一身份认证平台，其特征在于：在用户登录状态阶段和登录与密钥协商阶段进行时，还通过策略引擎进行评估，实现零信任架构。