無證書公鑰加密及其在智能電網(wǎng)AMI中的應(yīng)用研究.pdf

1、無證書公鑰密碼體制(certificateless public key cryptography，CL-PKC)是在基于身份的公鑰密碼體制(identity-based public key cryptography，ID-PKC)基礎(chǔ)上提出的一種新型公鑰密碼體制。該體制沒有密鑰托管問題，并且不需要使用公鑰證書，這很好的結(jié)合了基于身份的公鑰密碼體制和基于證書的公鑰密碼體制的優(yōu)點(diǎn)。近年來，人們提出了很多無證書公鑰加密方案，但其大都忽視了

2、一類更強(qiáng)的惡意KGC(key generation center)攻擊，這種KGC在系統(tǒng)建立開始時(shí)就惡意生成系統(tǒng)主公/私鑰對，危害無證書密碼系統(tǒng)的安全。因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)有效的可抵抗此類惡意KGC攻擊的無證書公鑰加密方案成為一個(gè)重要問題。本文對無證書公鑰加密體制進(jìn)行了研究，其主要研究工作如下:
　　(1)本文基于Sakai-Kasahara IBE(identity-based eneryption)方案提出了一個(gè)有效的可抵抗惡意

3、KGC攻擊的無證書公鑰加密方案，并在隨機(jī)預(yù)言模型下證明了安全性。該方案包括6個(gè)步驟:系統(tǒng)建立、生成用戶公鑰、生成用戶部分私鑰、生成用戶完整私鑰、加密和解密。在方案中，多項(xiàng)式形式的用戶公鑰作為用戶部分私鑰生成算法中的一個(gè)輸入，同時(shí)也會成為用戶完整私鑰生成算法的一個(gè)重要因子。攻擊者竊聽通信信道，截獲用戶的部分私鑰，但由于用戶隨機(jī)選擇的秘密值（用戶秘密保存）不經(jīng)過通信信道傳輸，因此攻擊者無法成功推算出用戶的完整私鑰，也無法冒充合法用戶解密密文

4、。若密鑰生成中心KGC用自己的惡意私鑰為用戶解密密文，用戶可以提供自己的部分私鑰和完整私鑰來證明惡意KGC的不法行為，以保證該方案能夠達(dá)到第3級信任級別，即KGC和用戶之間的通信信道可以公開。
　　(2)本文將該加密方案應(yīng)用到智能電網(wǎng)AMI(advanced metering infrastructure)網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理中，給出了一個(gè)基于無證書的智能電網(wǎng)AMI密鑰管理的具體方案。本文首先介紹了智能電網(wǎng)中AMI通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)以及存在

5、的安全風(fēng)險(xiǎn)，然后介紹了AMI密鑰管理方案的研究現(xiàn)狀，最后將提出的無證書公鑰加密方案應(yīng)用到智能電網(wǎng)AMI網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理中。本文對系統(tǒng)初始化、新節(jié)點(diǎn)加入、節(jié)點(diǎn)密鑰更新、節(jié)點(diǎn)密鑰撤銷等幾部分進(jìn)行了討論，分析了該密鑰管理方案的安全性。將無證書公鑰加密體制應(yīng)用到智能電網(wǎng)AMI的密鑰管理中，可以有效的解決密鑰托管問題，提供對節(jié)點(diǎn)完整私鑰的保護(hù)，同時(shí)有效的克服了不誠實(shí)節(jié)點(diǎn)合謀獲取合法節(jié)點(diǎn)私鑰的缺陷。經(jīng)過性能分析，本文所提出的密鑰管理方案符合AMI系統(tǒng)