EP0873617B1

Key agreement and transport protocol with implicit signatures

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EP0873617B1, drawing sheet 1
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Expired 18 October 2016, 9.9 years ago.

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27 claims: 27 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of authenticating a key (20) established between a pair of correspondents (10, 12) A, B in a public key data communication system to permit exchange of information (16, 18) therebetween over a communication channel (14), each of said correspondents (10, 12) having a respective private key and a public key derived from a generator and respective ones of said private keys , said method including the steps of:i) a first of said correspondents A (10) selecting a first random integer and exponentiating a function including said generator to a power to provide a first exponentiated function ra;ii) said first correspondent A (10) generating a first signature SA from said random integer and an integer ra‾ derived from said exponentiated function ra;iii) said first correspondent A (10) forwarding to a second correspondent B a message derived from said first exponentiated function ra;iv) said correspondent B (12) selecting a second random integer and exponentiating a function including said generator to a power to provide a second exponentiated function rb and generating a signature sB obtained from said second random integer and an integer rb‾ derived from said second exponentiated function rb;v) said second correspondent B (12) forwarding a message to said first correspondent A derived from said second exponential function rb;vi) each of said correspondents (10,12) constructing a session key K (20) by exponentiating information made public by the other correspondent with the signature that is private to themselves. Procédé d'authentification d'une clé (20) établie entre deux correspondants (10, 12) A, B dans un système de communications de données à clé publique pour permettre l'échange d'informations (16, 18) entre eux par un canal de communications (14), chacun des correspondants (10, 12) ayant une clé privée respective et une clé publique dérivée d'un générateur et des clés respectives parmi les clés privées, le procédé comprenant les étapes suivantes : i) un premier des correspondants A (10) sélectionne un premier entier aléatoire et crée une fonction exponentielle contenant le générateur à une puissance qui dépend du premier entier aléatoire pour donner une première fonction exponentielle ra,ii) le premier correspondant A (10) crée une première signature sA à partir de l'entier aléatoire et d'un entier r̅a dérivé de la fonction exponentielle ra,iii) le premier correspondant A (10) envoie à un second correspondant B un message dérivé de la première fonction exponentielle ra,iv) le second correspondant B (12) sélectionne un second entier aléatoire et crée une fonction exponentielle comprenant le générateur à une puissance qui dépend du second entier aléatoire pour former une seconde fonction exponentielle rb et crée une signature sB obtenue à partir du second entier aléatoire et d'un entier r̲a‾ dérivé de la seconde fonction exponentielle rb,v) le second correspondant B (12) transmet un message au premier correspondant A, dérivé de la seconde fonction exponentielle rb, etvi) chacun des correspondants (10, 12) construit une clé de session K (20) par création exponentielle d'informations rendues publiques par un autre correspondant avec la signature privée propre à ces correspondants. Verfahren zum Authentisieren eines zwischen zwei Korrespondenten (10, 12) A, B in einem Datenkommunikationssystem mit öffentlichen Schlüsseln hergestellten Schlüssels (20) zum Ermöglichen des Austausches von Informationen (16, 18) zwischen diesen über einen Kommunikationskanal (14), wobei jeder der Korrespondenten (10, 12) einen jeweiligen privaten Schlüssel und einen von einem Generator und jeweiligen der privaten Schlüssel abgeleiteten öffentlichen Schlüssel besitzt, mit den folgenden Schritten: i) ein erster der Korrespondenten A (10) wählt eine erste zufällige ganze Zahl und erhebt eine den Generator enthaltende Funktion zu einer Potenz, die von der ersten zufälligen ganzen Zahl abhängt, um eine erste zur Potenz erhobene Funktion ra bereitzustellen;ii) der erste Korrespondent A (10) erzeugt eine erste Signatur sA aus der zufälligen ganzen Zahl und einer von der zur Potenz erhobenen Funktion ra abgeleiteten ganzen Zahl r̅a;iii) der erste Korrespondent A (10) leitet eine von der ersten zur Potenz erhobenen Funktion ra abgeleitete Nachricht zu einem zweiten Korrespondenten B weiter;iv) der zweite Korrespondent B (12) wählt eine zweite zufällige ganze Zahl und erhebt eine den Generator enthaltende Funktion zu einer Potenz, die von der zweiten zufälligen ganzen Zahl abhängt, um eine zweite zur Potenz erhobene Funktion rb bereitzustellen, und erzeugt eine Signatur sB, die aus der zweiten zufälligen ganzen Zahl und einer von der zweiten zur Potenz erhobenen Funktion rb abgeleiteten ganzen Zahl r̅b erhalten wird;v) der zweite Korrespondent B (12) leitet eine Nachricht zu dem ersten Korrespondenten A weiter, die von der zweiten zur Potenz erhobenen Funktion rb abgeleitet wird;vi) jeder der Korrespondenten (10, 12) konstruiert einen Sitzungsschlüssel K (20) durch Potenzieren von Informationen, die durch einen anderen Korrespondenten veröffentlicht werden, mit seiner eigenen privaten Signatur.
  2. 2
    A method of claim 1 wherein said message forwarded by said first correspondent (10) includes an identification of the first correspondent. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le message transmis par le premier correspondant (10) comprend une identification du premier correspondant. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die von dem ersten Korrespondenten (10) weitergeleitete Nachricht eine Identifikation des ersten Korrespondenten enthält.
  3. 3
    A method according to claim 1 or 2 wherein said message forwarded by said second correspondent (12) includes an identification of said second correspondent (12). Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le message transmis par le second correspondant (12) comprend une identification du second correspondant (12). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von dem zweiten Korrespondenten (12) weitergeleitete Nachricht eine Identifikation des zweiten Korrespondenten (12) enthält.
  4. 4
    A method according to claim 1,2 or 3 wherein said first function including said generator is said generator itself. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel la première fonction comprenant le générateur est le générateur lui-même. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die erste Funktion, die den Generator enthält, der Generator selbst ist.
  5. 5
    A method according to any preceding claim wherein said second function including said generator is said generator itself. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde fonction comprenant le générateur est le générateur lui-même. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Funktion, die den Generator enthält, der Generator selbst ist.
  6. 6
    A method according to any preceding claim wherein said first function including said generator includes the public key of said second correspondent (12). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première fonction comprenant le générateur comporte la clé publique du second correspondant (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Funktion, die den Generator enthält, den öffentlichen Schlüssel des zweiten Korrespondenten (12) enthält.
  7. 7
    A method according to any preceding claim wherein said second function including said generator includes the public key of said first correspondent (10). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde fonction comprenant le générateur comporte la clé publique du premier correspondant (10) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Funktion, die den Generator enthält, den öffentlichen Schlüssel des ersten Korrespondenten (10) enthält.
  8. 8
    A method according to any preceding claim wherein said signature generated by a respective one of the correspondents (10, 12) combines the random integer, exponentiated function and private key of that one correspondent (10, 12). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la signature créée par un correspondant respectif parmi les correspondants (10, 12) combinent l'entier aléatoire, la fonction exponentielle et la clé privée de ce correspondant (10, 12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von einem jeweiligen der Korrespondenten (10, 12) erzeugte Signatur die zufällige ganze Zahl, die potenzierte Funktion und den privaten Schlüssel dieses einen Korrespondenten (10, 12) kombiniert.
  9. 9
    A method according to any preceding claim wherein said information made public by another correspondent (10, 12) combines the public key, exponentiated function, and integer of that one correspondent (10,12). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les informations rendues publiques par un autre correspondant (10, 12) combinent la clé publique, la fonction exponentielle et l'entier de ce correspondant (10, 12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von einem anderen Korrespondenten (10, 12) veröffentlichten Informationen den öffentlichen Schlüssel, die potenzierte Funktion und die ganze Zahl dieses einen Korrespondenten (10, 12) kombinieren.
  10. 10
    A method according to claim 9 wherein the public key and exponentiated function are multiplied and the resultant value is exponentiated with the integer. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la clé publique et la fonction exponentielle sont multipliées et la valeur résultante est mise en exposant par l'entier. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der öffentliche Schlüssel und die potenzierte Funktion multipliziert werden und der resultierende Wert mit der ganzen Zahl potenziert wird.
  11. 11
    A method according to any preceding claim wherein the generator is an element α of a multiplicative group Zp* where p is a prime number. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur est un élément α d'un groupe multiplicateur Z*p, p étant un nombre premier. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Generator ein Element α einer multiplikativen Gruppe Zp* ist, wobei p eine Primzahl ist.
  12. 12
    A method according to claim 11 wherein the shared secret is αsAsB. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le secret partagé est αsAsB. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das gemeinsame Geheimnis αSASB ist.
  13. 13
    A method according to claim 11 or 12 wherein said first signature is computed from said first random integer x, said integer ra‾, and the private key a of said first correspondent A as sA=x+ra‾⁢a modp-1. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la première signature est calculée à partir du premier entier aléatoire x, de l'entier ra‾ et de la clé privée a du premier correspondant A sous la forme sA=x+ra‾ a modp-1. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Signatur aus der ersten zufälligen ganzen Zahl x, der ganzen Zahl r̅a und dem privaten Schlüssel a des ersten Korrespondenten A gemäß SA = x + r̅aamod (p - 1) berechnet wird.
  14. 14
    A method according to claim 11,12, or 13 wherein said second signature sb is computed from said second random integer y, said integer rb‾, and the private key b of said second correspondent as sB=y+rb‾⁢b modp-1. Procédé selon la revendication 11, 12 ou 13, dans lequel la seconde signature sb est calculée à partir du second entier aléatoire y, de l'entier rb‾ et de la clé privée b du second correspondant sous la forme sB=y+rb‾⁢b mod⁢p-1. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die zweite Signatur sb aus der zweiten zufälligen ganzen Zahl y, der ganzen Zahl rb und dem privaten Schlüssel b des zweiten Korrespondenten gemäß sB = y + r̅bbmod(p - 1) berechnet wird.
  15. 15
    A method according to claim 11, 12, 13, or 14 wherein said shared secret is computed by said first correspondent from the public key αy, exponentiated function αb, and integer rb‾ of said second correspondent B, as K=αy⁢αbrb‾sA mod p. Procédé selon la revendication 11, 12, 13 ou 14, dans lequel le secret partagé est calculé par le premier correspondant à partir de la clé publique ay, de la fonction exponentielle αb, et de l'entier rb‾ du second correspondant B, sous la forme K=αy⁢αbrb‾sA mod p. Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, wobei das gemeinsame Geheimnis durch den ersten Korrespondenten aus dem öffentlichen Schlüssel αy, der potenzierten Funktion αb und der ganzen Zahl r̅b des zweiten Korrespondenten B gemäß K=αy⁢αbrb‾sA mod p. berechnet wird.
  16. 16
    A method according to claim 11,12,13,14, or 15 wherein said shared secret is computed by said second correspondent from the public key αx, exponentiated function αa, and integer ra‾ of said first correspondent A as K=αx⁢αara‾sB mod p. Procédé selon la revendication 11, 12, 13, 14 ou 15, dans lequel le secret partagé est calculé par le second correspondant à partir de la clé publique αx, de la fonction exponentielle αa et de l'entier ra‾ du premier correspondant A sous la forme K=αx⁢αara‾sB mod p. Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13, 14 oder 15, wobei das gemeinsame Geheimnis durch den zweiten Korrespondenten aus dem öffentlichen Schlüssel αx, der potenzierten Funktion αa und der ganzen Zahl r̅a des ersten Korrespondenten A gemäß K=αx⁢αara‾sB mod p. berechnet wird.
  17. 17
    A method according to any one of claims 11 to 16 wherein the element a is a generator of Zp*. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, dans lequel l'élément α est un générateur de Z*p. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Element α ein Generator von Zp* ist.
  18. 18
    A method according to any one of claims 11 to 16 wherein the element a is a generator g of a subgroup of Zp* of order q, where q is a prime divisor of p-1. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, dans lequel l'élément α est un générateur g d'un sous-groupe de Z*p d'ordre q, q étant un diviseur premier de p - 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Element α ein Generator g einer Untergruppe von Zp* der Ordnung q ist, wobei q ein Primdivisor von p-1 ist.
  19. 19
    A method according to any one of claims 1 to 10, wherein said generator α is a point P of order n on an elliptic curve defined over a finite field Fq, exponentiation is performed by scalar multiplication on said elliptic curve. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le générateur α est un point P d'ordre n sur une courbe elliptique définie dans un champ fini Fq, et la mise en exponentielle est exécutée par multiplication scalaire sur la courbe elliptique. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Generator α ein Punkt P der Ordnung n auf einer über einem Galoisfeld Fq definierten elliptischen Kurve ist, Potenzierung wird durch Skalarmultiplikation auf der elliptischen Kurve durchgeführt.
  20. 20
    A method according to claim 19, wherein said integers are bit strings of coordinates of said exponentiated functions. Procédé selon la revendication 19, dans lequel les entiers sont des chaînes de bits de coordonnées des fonctions exponentielles. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die ganzen Zahlen Bitketten von Koordinaten der potenzierten Funktionen sind.
  21. 21
    A method according to claim 20, wherein said bit strings are least significant bits of the x coordinates of said exponentiated functions. Procédé selon la revendication 20, dans lequel les chaînes de bits sont les bits les moins significatifs des coordonnées x des fonctions exponentielles. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bitketten niedrigstwertige Bit der x-Koordinaten der potenzierten Funktionen sind.
  22. 22
    A method according to claim 21, wherein said bit strings are the 80 least significant bits of the x coordintes of said exponentiated functions. Procédé selon la revendication 21, dans lequel les chaînes de bits sont les 80 bits les moins significatifs des coordonnées x des fonctions exponentielles. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Bitketten die 80 niedrigstwertigen Bit der x-Koordinaten der potenzierten Funktionen sind.
  23. 23
    A method according to any one of claims 19 to 22, wherein said first signature is computed from said first random integer k, said integer ra‾, and the private key da of said first correspondent A as sA=k+ra‾⁢da⁢mod n. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, dans lequel la première signature est calculée à partir du premier entier aléatoire k, de l'entier ra‾ et de la clé privée da du premier correspondant A sous la forme sB=k+ra‾⁢da⁢mod n. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die erste Signatur aus der ersten zufälligen ganzen Zahl k, der ganzen Zahl r̅a und dem privaten Schlüssel da des ersten Korrespondenten A gemäß sA = (k+r̅ada)mod n berechnet wird.
  24. 24
    A method according to any one of claims 19 to 23, wherein said second signature is computed from said second random integer m, said integer rb‾, and the private key db of said second correspondent B as sB=k+rb‾⁢db⁢mod n. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 23, dans lequel la seconde signature est calculée à partir du second entier aléatoire m, de l'entier rb‾ et de la clé privée db du second correspondant B sous la forme sB=m+rb‾⁢db⁢mod n. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die zweite Signatur aus der zweiten zufälligen ganzen Zahl m, der ganzen Zahl r̅b und dem privaten Schlüssel db des zweiten Korrespondenten B gemäß sB = (m + r̅bdb)mod n berechnet wird.
  25. 25
    A method according to any one of claims 19 to 24, wherein said first correspondent (10) computes the session key from said first signature sA, said second exponentiated function rb, said integer rb‾, and the public key Qb of said second correspondent B as K=sa⁢rb+rb‾⁢Qb. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 24, dans lequel le premier correspondant (10) calcule la clé de session à partir de la première signature SA, de la seconde fonction exponentielle rb, de l'entier rb‾ et de la clé publique Qb du second correspondant B sous la forme K=sa⁢rb+K=sb+rb‾⁢Qb. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei der erste Korrespondent (10) den Sitzungsschlüssel aus der ersten Signatur sA, der zweiten potenzierten Funktion rb, der ganzen Zahl r̅b und dem öffentlichen Schlüssel Qb des zweiten Korrespondenten B gemäß K = sα(rb+r̅bQb) berechnet.
  26. 26
    A method according to any one of claims 19 to 25, wherein said second correspondent (12) computes the session key from said second signature sB, said first exponentiated function ra, said integer ra‾, and the public key Qa of said first correspondent A as K=sb⁢ra+ra‾⁢Qa. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 25, dans lequel le second correspondant (12) calcule la clé de session à partir de la première signature sB, de la seconde fonction exponentielle rb, de l'entier ra‾ et de la clé publique Qa du premier correspondant A sous la forme K=sb⁢ra+K=sa+ra‾⁢Qa. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei der zweite Korrespondent (12) den Sitzungsschlüssel aus der zweiten Signatur sB, der ersten potenzierten Funktion ra, der ganzen Zahl r̅a und dem öffentlichen Schlüssel Qa des ersten Korrespondenten A gemäß K = sb(ra +r̅aQa) berechnet.
  27. 27
    A method according to any one of claims 19 to 26, wherein the point P is of prime order. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 26, dans lequel le point P est d'ordre premier. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei der Punkt P eine prime Ordnung aufweist.
Independent claims27