一種基於多維因子的密鑰同步方法與系統與流程
2024-04-16 00:32:05 2
1.本發明涉及安全通訊技術領域，更具體的說是涉及一種基於多維因子的密鑰同步方法與系統。
背景技術：
2.目前，加密通訊網絡中對稱密鑰同步是一項關鍵技術。目前的密鑰同步過程中，通訊雙方交互太多，影響了正常的加密通訊。還有部分方案預置的數據太多，一旦某個節點或設備密鑰丟失，可能影響整個加密通訊網絡的安全性。
3.因此，如何提高密鑰同步的安全性是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現要素：
4.有鑑於此，本發明提供了一種基於多維因子的密鑰同步方法與系統，通過同步密鑰iv因子、同步密鑰key因子和同步密鑰廣播因子，採取三維因子實現密鑰同步，實現加密通訊雙方零交互，根據配置的時間要求和頻率要求保持密鑰變化且密鑰自動同步。加強同步密鑰安全維度，解決某一節點密鑰丟失而導致整個通訊系統崩潰的情況。
5.為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種基於多維因子的密鑰同步方法，包括以下步驟：步驟1：初始設置同步密鑰iv，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰iv因子；步驟2：初始設置同步密鑰key，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰key因子；步驟3：從業務系統中獲取同步密鑰廣播因子；步驟4：將所述同步密鑰key因子作為密鑰，所述同步密鑰iv因子作為初始化向量，所述同步密鑰廣播因子作為明文，根據所述密鑰和所述初始化向量對所述明文進行加密計算獲得同步密鑰；步驟5：將所述同步密鑰存儲至業務系統中，並返回步驟1。
6.優選的，初始設置同步密鑰iv，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰iv因子的具體過程為：預設同步密鑰iv、初始時間、自更新頻率和當前時間；根據所述初始時間、所述自更新頻率和所述當前時間計算自更新次數；將同步密鑰iv作為密鑰，預設初始化向量和明文，並採用對稱密碼運算串行方法根據所述自更新次數對明文進行迭代加密運算，獲得同步密鑰iv因子。
7.優選的，同步密鑰iv因子為進行迭代加密運算後加密的密文。
8.優選的，初始設置同步密鑰key，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰key因子的具體過程為：預設同步密鑰key、初始時間、自更新頻率和當前時間；根據所述初始時間、所述自更新頻率和所述當前時間計算自更新次數；將同步密鑰key作為密鑰，預設初始化向量和明文，並採用對稱密碼運算串行方法
根據所述自更新次數對明文進行迭代加密運算，獲得同步密鑰key因子。
9.優選的，同步密鑰key因子為進行迭代加密運算後加密的密文。
10.一種基於多維因子的密鑰同步系統，包括：自更新模塊和同步密鑰產生模塊；自更新模塊，初始設置同步密鑰iv和同步密鑰key，分別通過加密計算進行自更新，生成同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子，並發送至同步密鑰產生模塊；同步密鑰產生模塊，獲取同步密鑰廣播因子，並結合同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子計算同步密鑰。
11.優選的，實時獲取同步密鑰廣播因子，則同步密鑰跟隨同步密鑰廣播因子變化；在自更新模塊分別對同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子設置對應的初始化時間、自更新頻率、當前時間、初始化向量和明文，通過迭代加密運算，分別對同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子進行自動更新。
12.經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開提供了一種基於多維因子的密鑰同步方法與系統，在自更新模塊自動更新同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子，在同步密鑰產生模塊獲取同步密鑰廣播因子，並結合同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子，採取三維因子實現密鑰同步，從而實現加密通訊雙方零交互，根據配置的時間和頻率要求保持密鑰變化和自動同步，加強同步密鑰安全維度，防止某一節點密鑰丟失導致整個通訊系統崩潰，保證在跨多級節點通訊時，可以獲得各級節點的同步密鑰。
附圖說明
13.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
14.圖1附圖為本發明提供的基於多維因子的密鑰同步系統結構示意圖。
具體實施方式
15.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
16.本發明實施例公開了一種基於多維因子的密鑰同步方法，設計了同步密鑰iv因子、同步密鑰key因子和同步密鑰廣播因子，採取三維因子實現密鑰同步，實現加密通訊雙方零交互，根據配置的時間要求和頻率要求保持密鑰變化且密鑰自動同步。加強同步密鑰安全維度，解決某一節點密鑰丟失而導致整個通訊系統崩潰的情況。
17.一種基於多維因子的密鑰同步方法，包括以下步驟：s1：初始設置同步密鑰iv，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰iv因子；s11：預設同步密鑰iv、初始時間、自更新頻率和當前時間；s12：根據初始時間、自更新頻率和當前時間計算自更新次數；s13：將同步密鑰iv作為密鑰，預設初始化向量和明文，並採用對稱密碼運算串行
方法根據自更新次數對明文進行迭代加密運算，獲得同步密鑰iv因子；s2：初始設置同步密鑰key，通過加密計算進行自更新，獲得同步密鑰key因子；s21：預設同步密鑰key、初始時間、自更新頻率和當前時間；s22：根據初始時間、自更新頻率和當前時間計算自更新次數；s23：將同步密鑰key作為密鑰，預設初始化向量和明文，並採用對稱密碼運算串行方法根據自更新次數對明文進行迭代加密運算，獲得同步密鑰key因子；s3：從業務系統中獲取同步密鑰廣播因子；s4：將同步密鑰key因子作為密鑰，同步密鑰iv因子作為初始化向量，同步密鑰廣播因子作為明文，根據密鑰和初始化向量對明文進行加密計算獲得同步密鑰；s5：將同步密鑰存儲至業務系統中，並返回s1中，跟隨同步密鑰廣播因子進行同步密鑰更新。
18.為了進一步優化上述技術方案，同步密鑰iv因子為進行迭代加密運算後加密的密文。
19.為了進一步優化上述技術方案，同步密鑰key因子為進行迭代加密運算後加密的密文。
20.該同步方法對應的一種基於多維因子的密鑰同步系統設計了自更新模塊和同步密鑰產生模塊。其中自更新模塊包含同步密鑰iv因子以及同步密鑰key因子。同步密鑰產生模塊包含同步密鑰廣播因子。
21.一種基於多維因子的密鑰同步系統，包括：自更新模塊和同步密鑰產生模塊；自更新模塊，初始設置同步密鑰iv和同步密鑰key，分別通過加密計算進行自更新，生成同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子，並發送至同步密鑰產生模塊；同步密鑰產生模塊，獲取同步密鑰廣播因子，並結合同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子計算同步密鑰。
22.為了進一步優化上述技術方案，實時獲取同步密鑰廣播因子，則同步密鑰跟隨同步密鑰廣播因子變化；在自更新模塊分別對同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子設置對應的初始化時間、自更新頻率、當前時間、初始化向量和明文，通過迭代加密運算，分別對同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子進行自動更新。
實施例
23.系統啟動前需要配置系統初始時間t0，因子自更新頻率self_fr。
24.同步密鑰iv因子：該同步方法與系統中預置同步密鑰iv；同步密鑰iv因子，根據配置時間、自更新頻率、獲取的當前時間進行自動更新。
25.自更新方式：以同步密鑰iv作為密鑰，設初始化向量為0或其他固定數值，設明文為0或其他固定數值，進行對稱密碼運算串行模式的加密運算，每次加密運算獲得的密文都作為本次更新的同步密鑰iv因子，以及下一次加密運算的初始化向量。第一次加密運算獲得的密文為第一密文，將第一密文作為第一自更新同步密鑰iv因子；第二次加密運算採用第一密文作為初始化向量，同步密鑰iv作為密鑰，設明文為0或其他固定數值，進行加密運算，獲得第二密文作為第二自更新同步密鑰iv因子，以及下一次加密運算的初始化向量，直至迭代加密運算完成，採用密文作為下一次加密運算的初始化向量，保證了密文前後具有
相關性。
26.自更新的次數根據設置的初始時間t0、自更新頻率、當前時間t1計算。
27.即：自更新次數(self_ti)=（t1-t0）/self_fr。
28.綜上：同步密鑰iv因子為以同步密鑰iv為密鑰，進行self_ti次加密的密文。
29.self_ti取值為1，2,3,4
……
。
30.同步密鑰key因子：該同步方法與系統中預置同步密鑰key。同步密鑰key因子，根據配置時間、自更新頻率、獲取的當前時間進行自動更新。
31.自更新方式：同同步密鑰iv因子相同，即以密鑰同步key作為密鑰，設初始化向量為0或其他固定數值，設明文為0或其他固定數值，進行對稱密碼運算串行模式的加密運算，需要密文前後具有相關性。第一個密文分組為第一自更新密鑰同步key因子。
32.自更新的次數根據設置的初始時間t0、自更新頻率（同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子的自更新頻率可以不同）、當前時間t1計算。
33.即：自更新次數(self_ti)=（t1-t0）/self_fr。
34.綜上：同步密鑰key因子為以同步密鑰key為密鑰，進行self_ti次加密的密文。
35.self_ti取值為1,2,3,4
……
各系統中的同步密鑰iv因子與同步密鑰key因子，根據自更新頻率自動更新。
36.自更新模塊能夠確保新入網的系統，根據上述邏輯更新計算同步密鑰iv因子與同步密鑰key因子後直接跳躍至當前密鑰狀態，即與已在線的業務系統的同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子保持同步。不需要多方交互，多方通訊。如果業務系統在2000年1月1日，0時0分啟動運行，新入網的設備需要保持與已經運行的系統自更新同步（即同步密鑰iv因子與同步密鑰key因子的數值線筒），如果新入網的設備在2001年1月1日加入，相較已在線的系統晚了一年，則如果設置的更新頻率為一個月更新一次，那麼新入設備經計算，需要更新12次才能保持與已在線系統的密鑰狀態同步。
37.同步密鑰產生模塊：同步密鑰產生模塊包括同步密鑰廣播因子並使用同步密鑰iv因子、同步密鑰key因子進行密碼運算進而得到同步密鑰。
38.同步密鑰廣播因子：該因子是16位元組或者16位元組整數倍的數據，可以公開。該因子在整個網內廣播並定期更換。
39.同步密鑰的計算法方法：各系統採用同樣的計算方式即：以當前同步密鑰key因子作為密鑰，以同步密鑰iv因子作為初始化向量，以同步密鑰廣播因子作為明文進行加密（對稱密碼運算串行模式的加密運算，需要密文前後具有相關性）。
40.多級節點，網絡拓撲結構類似樹狀，一個根衍生出多個節點，然後一個節點再衍生，本發明可以令每一級節點的密鑰不同，相同級別之間密鑰同步，如加密32位元組明文，第一分組的密文（即明文加密後獲得密文的前16位元組）可以為第一級節點的同步密鑰，第二分組密文（即明文加密後獲得密文的後16位元組）可以為第二級節點同步密鑰，可供多級節點使用。跨多級節點通訊時根據對應的級別分組，加密對應同步密鑰廣播因子即可得到其他級節點的同步密鑰。
41.同步密鑰產生後，保存於各系統的中，跟隨同步密鑰廣播因子定期更換而自動同步，不需要通訊雙方或多方交互。同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子是根據設定的頻率自動更新的，即同步密鑰是根據設定的頻率自動更新，更新時使用同步密鑰廣播因子共同運
算。
42.如圖1所示為密鑰同步系統的組成框圖，包括自更新模塊與同步密鑰產生模塊。密鑰同步系統進行密鑰同步的具體過程為：1）自更新模塊包含同步密鑰iv因子，同步密鑰key因子；自更新模塊需要進行初始化的配置，設置初始化時間、設置自更新的頻率，然後攜帶該系統的模塊可以出廠，模塊上電後該系統自動運行同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子自動更新。
43.2）同步密鑰iv因子的更新頻率和同步密鑰key因子的更新頻率可以不同，兩因子自更新時根據各自頻率進行。
44.3）同步密鑰產生模塊包含同步密鑰廣播因子，調用同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子計算同步密鑰。
45.4）同步密鑰根據同步密鑰廣播因子的變化而重新計算。
46.5）同步密鑰iv因子和同步密鑰key因子，各自更新。
47.本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
48.對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。