專利名稱：使用橢圓曲線的信息傳輸系統(tǒng)、加密設(shè)備和解密設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及秘密信息傳輸技術(shù)，該技術(shù)將密碼術(shù)用于信息安全。
背景技術(shù)：
近幾年中，密碼術(shù)用于各個(gè)領(lǐng)域，以安全地進(jìn)行通信，而不向第三方暴露通信內(nèi)容。
例如，當(dāng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)，例如DVD時(shí)，其中DVD上記錄了諸如音樂(lè)或電影的內(nèi)容，或者當(dāng)向許多用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸該內(nèi)容時(shí)，該內(nèi)容被加密，以防止未授權(quán)使用。
主要具有兩種類型的密碼術(shù)秘密密鑰密碼術(shù)和公共密鑰密碼術(shù)。在秘密密鑰密碼術(shù)中，加密和解密使用相同的密鑰。因此，發(fā)送器(執(zhí)行加密)和接收器(執(zhí)行解密)必須預(yù)先共享密鑰。而在公共密鑰密碼術(shù)中，加密和解密使用不同的密鑰，并且解密密鑰保密，而加密密鑰公開(kāi)。
DES(數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn))是一種秘密密鑰密碼術(shù)。DES是塊密碼，它使用明文、密文和密鑰，其中明文、密文和密鑰每個(gè)都是64比特長(zhǎng)。在DES中，首先對(duì)明文塊進(jìn)行初始置換，該初始置換改變比特的順序，使得相鄰比特被以大約32個(gè)比特分隔開(kāi)。然后對(duì)置換后的塊進(jìn)行16輪相同的轉(zhuǎn)換。
橢圓曲線ElGamal是一種公共密鑰密碼術(shù)。通過(guò)將有限域內(nèi)ElGamal密碼的乘法運(yùn)算應(yīng)用于橢圓曲線上的加法運(yùn)算，來(lái)構(gòu)建橢圓曲線ElGamal。
橢圓曲線ElGamal如下所述接收器(用于執(zhí)行解密)秘密地持有橢圓曲線ElGamal的秘密密鑰ks。
發(fā)送器(用于執(zhí)行加密)持有與秘密密鑰ks對(duì)應(yīng)的公共密鑰KP
KP＝ks*G其中G是橢圓曲線ElGamal中橢圓曲線上的基點(diǎn)，ks*G是通過(guò)將G與其自身相加(ks-1)倍所獲得橢圓曲線上的點(diǎn)。
這樣，該發(fā)送器通過(guò)下述方式從明文KC產(chǎn)生密文EKC。
(步驟1)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字k，計(jì)算PC＝k*G。
(步驟2)計(jì)算k*KP。
(步驟3)將明文KC轉(zhuǎn)換為橢圓曲線上的點(diǎn)P_KC＝f(KC)。將在后面解釋這里使用的轉(zhuǎn)換函數(shù)f。
(步驟4)計(jì)算C＝P_KC+k*KP。
(步驟5)將PC和C作為密文EKC發(fā)送。
該接收器通過(guò)下述方式從密文EKC中產(chǎn)生解密文本KC’。
(步驟1)利用密文EKC中包含的PC，計(jì)算ks*PC。
(步驟2)計(jì)算P_KC’＝C-ks*PC，并將P_KC’轉(zhuǎn)換為整數(shù)，以獲得解密文本KC’＝f-1(P_KC’)。這里，f-1是轉(zhuǎn)換函數(shù)f的逆。解密文本KC’預(yù)期等于明文KC，這是由于以下原因由于ks*PC＝ks*k*G＝k*KP成立，P_KC’＝C-ks*PC＝P_KC+k*KP-ks*PC＝P_KC這樣，點(diǎn)P_KC’等于點(diǎn)P_KC。相應(yīng)的，KC’等于KC。
轉(zhuǎn)換函數(shù)f將整數(shù)轉(zhuǎn)換為橢圓曲線上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，其中該整數(shù)具有的比特長(zhǎng)度小于橢圓曲線的定義域。而逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1將橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的整數(shù)，其中該整數(shù)具有的比特長(zhǎng)度小于定義域。轉(zhuǎn)換函數(shù)f是單射函數(shù)(injection)?？梢允褂萌魏魏瘮?shù)，只要f-1(f(v))＝v，其中v是整數(shù)。在Neal Koblitz的A Course in Number Theory andCryptography，Springer-Verlag，1987，pp.162-163中詳細(xì)描述了轉(zhuǎn)換函數(shù)。
下面分析上述橢圓曲線ElGamal密碼中密文的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，令橢圓曲線的定義域是160個(gè)比特，這是橢圓曲線密碼術(shù)中通常推薦的參數(shù)。
密文EKC由點(diǎn)C和PC組成。點(diǎn)C和PC每個(gè)都由x坐標(biāo)和y坐標(biāo)構(gòu)成。相應(yīng)的，點(diǎn)C和PC每個(gè)都是320比特長(zhǎng)。所以，密文EKC是320+320＝640比特(＝80字節(jié))。
DES產(chǎn)生的密文的長(zhǎng)度等于明文，而橢圓曲線ElGamal產(chǎn)生的密文是明文大小的四倍。
這樣，當(dāng)與其他密碼術(shù)諸如DES進(jìn)行比較時(shí)，橢圓曲線ElGamal實(shí)現(xiàn)了更高等級(jí)的安全性，但是它具有的問(wèn)題是當(dāng)密鑰長(zhǎng)度相等時(shí)，密文的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。
注意，傳統(tǒng)技術(shù)描述于下列文獻(xiàn)中T.Okamoto & H.Yamamoto，Modern Encryption，Sangyo Tosho，1997；Henri Cohen，A Course inComputational Algebraic Number Theory(Graduate Texts in Mathematics，vol 138)，Springer-Verlag，1993，pp.31-33；Michael Rosing，ImplementingElliptic Curve Cryptography，Manning，1998，pp180-181；Neal Koblitz，A Course in Number Theory and Cryptography，Springer-Verlag，1987，pp.162-163；以及美國(guó)專利No.6199086。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種信息傳輸系統(tǒng)、一種加密設(shè)備、一種解密設(shè)備、一種加密方法、一種解密方法和一種計(jì)算機(jī)可讀程序，使得當(dāng)使用橢圓曲線密碼術(shù)時(shí)，密文的長(zhǎng)度能夠減小。
上述目的可以通過(guò)一種信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該信息傳輸系統(tǒng)利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，保密地傳輸信息，該信息傳輸系統(tǒng)包括加密設(shè)備和解密設(shè)備，加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)明文；加密單元，用于對(duì)明文執(zhí)行橢圓曲線加密，以及產(chǎn)生密文，該密文包括橢圓曲線上的加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，該加密點(diǎn)是通過(guò)橢圓曲線加密而產(chǎn)生的；輸出單元，用于輸出密文，并且解密設(shè)備包括獲取單元，用于獲得密文；解密單元，用于利用獲取的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算橢圓曲線上加密點(diǎn)的y坐標(biāo)，并利用加密點(diǎn)和獲取的密文中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的文本。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，加密設(shè)備輸出密文，該密文包括橢圓曲線點(diǎn)的x坐標(biāo)，但不包括橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)。解密設(shè)備根據(jù)接收的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)，并利用計(jì)算的橢圓曲線點(diǎn)執(zhí)行解密。這樣，可以減小被傳輸?shù)拿芪牡臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度。
這里，加密設(shè)備中的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的明文可以是標(biāo)量，其中加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第一計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以該隨機(jī)數(shù)；第二計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以該隨機(jī)數(shù)；轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)明文應(yīng)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生橢圓曲線上的明文點(diǎn)，其中該轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將標(biāo)量轉(zhuǎn)換為橢圓曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；第三計(jì)算單元，用于通過(guò)明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)相加，計(jì)算求和點(diǎn)；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生密文，該密文包括求和點(diǎn)以及相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)，其中相乘后的基點(diǎn)是加密點(diǎn)。
這里，第三計(jì)算單元可以判斷預(yù)定條件是否滿足，如果判斷是肯定的，那么設(shè)定明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和作為求和點(diǎn)，如果判斷是否定的，那么設(shè)定明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)作為求和點(diǎn)。
這里，可以通過(guò)下式在有限域GF(P)上定義橢圓曲線y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)，其中第三計(jì)算單元判斷相乘后的基點(diǎn)的y坐標(biāo)是否小于(p-1)/2，作為預(yù)定條件。
這里，解密設(shè)備中的獲取單元可以從上述的加密設(shè)備獲取密文，其中解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所獲取的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，選擇兩個(gè)解y中小于(p-1)/2的一個(gè)，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，該第一解密點(diǎn)由所獲取的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以秘密密鑰而已經(jīng)產(chǎn)生的；解密的文本計(jì)算單元，用于從所獲得的密文中包含的求和點(diǎn)中減去第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生解密的文本，該逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠應(yīng)用于GF(p)上的橢圓曲線。
這里，加密設(shè)備中的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的明文可以是標(biāo)量，其中加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第一計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)；第二計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)；轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)明文應(yīng)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生橢圓曲線上的明文點(diǎn)，該轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將標(biāo)量轉(zhuǎn)換為橢圓曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；第三計(jì)算單元，用于利用明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)相加，計(jì)算求和點(diǎn)；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生密文，該密文包括求和點(diǎn)以及相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)，該相乘后的基點(diǎn)是加密點(diǎn)。
這里，第三計(jì)算單元可以判斷預(yù)定條件是否滿足，如果判斷是肯定的，那么設(shè)定明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和作為求和點(diǎn)，如果判斷是否定的，那么設(shè)定明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)作為求和點(diǎn)。
這里，可以通過(guò)下式在有限域GF(2m)上定義橢圓曲線y2+xy＝x3+ax2+b其中m是自然數(shù)，GF(2m)上的生成多項(xiàng)式用根為α的f(x)表示，其中，作為預(yù)定條件的是第三計(jì)算單元判斷相乘后的基點(diǎn)的y坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)是否等于相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)，其中s表示相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的非零系數(shù)項(xiàng)中的最低次數(shù)。
這里，解密設(shè)備中的獲取單元可以從上述加密設(shè)備獲取密文，其中解密單元包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的非零系數(shù)項(xiàng)中的最低次數(shù)s；求解單元，用于將所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2+xy＝x3+ax2+b中，以得到兩個(gè)解y，從兩個(gè)解y中選擇一個(gè)解y，該解的α生成多項(xiàng)式包括的項(xiàng)αs的系數(shù)等于所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)，以及產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，該第一解密點(diǎn)由所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以秘密密鑰而已經(jīng)產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于從所獲得的密文中包含的求和點(diǎn)中減去第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生解密的文本，該逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還應(yīng)用于GF(2m)上的橢圓曲線。
這里，通過(guò)下式在有限域GF(p)上定義橢圓曲線y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)，其中加密設(shè)備中的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的明文是標(biāo)量，并且加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第二計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)；轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)明文應(yīng)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生橢圓曲線上的明文點(diǎn)，該轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將標(biāo)量轉(zhuǎn)換為橢圓曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；第三計(jì)算單元，用于將明文點(diǎn)和相乘后的公共密鑰點(diǎn)相加，以獲得求和點(diǎn)；第一計(jì)算單元，用于判斷求和點(diǎn)的y坐標(biāo)是否小于(p-1)/2，如果判斷是肯定的，則將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)，如果判斷是否定的，則將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)的對(duì)應(yīng)負(fù)數(shù)；產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生密文，該密文包括相乘后的基點(diǎn)以及求和點(diǎn)的x坐標(biāo)，其中求和點(diǎn)是加密點(diǎn)。
這里，解密設(shè)備中的獲取單元可以從上述加密設(shè)備中獲得密文，其中解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，選擇兩個(gè)解y中小于(p-1)/2的一個(gè)，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，該第一解密點(diǎn)由所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將所獲得的密文中包含的相乘后的基點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以秘密密鑰而已經(jīng)產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于從第一解密點(diǎn)中減去第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生解密的文本，該逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以應(yīng)用于GF(p)上的橢圓曲線。
這里，通過(guò)下式可以在有限域GF(p)上定義橢圓曲線y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)，其中加密設(shè)備中的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的明文是標(biāo)量，并且加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第一計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以該隨機(jī)數(shù)；第二計(jì)算單元，用于將橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以該隨機(jī)數(shù)；第三計(jì)算單元，用于將明文和相乘后的公共密鑰點(diǎn)的x坐標(biāo)進(jìn)行異或運(yùn)算；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生密文，該密文包括作為異或運(yùn)算結(jié)果獲得的異或值以及相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)，其中相乘后的基點(diǎn)是加密點(diǎn)。
這里，解密設(shè)備中的獲取單元可以從上述的加密設(shè)備中獲得密文，其中解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，從兩個(gè)解y選擇小于(p-1)/2的一個(gè)，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，該第一解密點(diǎn)由所獲得的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以秘密密鑰而已經(jīng)產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于對(duì)所獲得的密文中包含的異或值和第二解密點(diǎn)的x坐標(biāo)進(jìn)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生解密的文本。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，被傳輸?shù)拿芪牡臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度可以進(jìn)一步減小。
這里，加密設(shè)備中的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的明文可以是內(nèi)容密鑰，其中加密單元通過(guò)對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密產(chǎn)生密文，加密設(shè)備還包括內(nèi)容加密單元，用于利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；以及內(nèi)容輸出單元，用于輸出加密的內(nèi)容。
這里，解密設(shè)備中的獲取單元可以從上述加密設(shè)備中獲得密文和加密的內(nèi)容，其中解密單元對(duì)密文進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的文本，該解密的文本是解密的內(nèi)容密鑰，解密設(shè)備還包括內(nèi)容解密單元，用于利用解密的內(nèi)容密鑰，對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容；以及內(nèi)容再現(xiàn)單元，用于再現(xiàn)解密的內(nèi)容。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，當(dāng)利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密，以及利用內(nèi)容密鑰對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密時(shí)，作為被傳輸密文的加密的內(nèi)容密鑰的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度會(huì)減小。
這樣，通過(guò)省略密文中橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)，可以減小被傳輸密文的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。


圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的內(nèi)容傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2表示圖1所示的內(nèi)容傳送設(shè)備的結(jié)構(gòu)的模塊圖；圖3表示從內(nèi)容傳送設(shè)備中的發(fā)送/接收單元發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備的傳輸信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；圖4表示圖1所示的內(nèi)容接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)的模塊圖；圖5表示圖1所示的內(nèi)容傳送系統(tǒng)整體運(yùn)行的流程圖；圖6表示通過(guò)圖2所示的內(nèi)容傳送設(shè)備中的密鑰信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算的流程圖；圖7表示通過(guò)密鑰信息產(chǎn)生單元中的密鑰加密單元產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算的流程圖；圖8表示通過(guò)圖4所示的內(nèi)容接收設(shè)備中的密鑰解密單元產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算的流程圖；圖9表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中從內(nèi)容傳送設(shè)備中的發(fā)送/接收單元發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備的傳輸信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；圖10表示通過(guò)第二實(shí)施例的內(nèi)容傳送設(shè)備中的密鑰信息產(chǎn)生單元中的密鑰加密單元產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算的流程圖；圖11表示通過(guò)第二實(shí)施例的內(nèi)容接收設(shè)備中的密鑰解密單元產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算的流程圖；圖12表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的內(nèi)容傳送設(shè)備中的密鑰信息產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)的模塊圖；圖13表示在第三實(shí)施例中從內(nèi)容傳送設(shè)備中的發(fā)送/接收單元發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備的傳輸信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；圖14表示第三實(shí)施例的內(nèi)容接收設(shè)備中的密鑰解密單元的結(jié)構(gòu)的模塊圖；圖15表示通過(guò)圖12所示的密鑰信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算的流程圖；圖16表示通過(guò)圖14所示的密鑰解密單元產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算的流程圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式1.第一實(shí)施例下面描述本發(fā)明第一實(shí)施例涉及的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10。
1.1內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)圖1表示內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)。如圖所示，內(nèi)容傳送系統(tǒng)10大致由一個(gè)內(nèi)容傳送設(shè)備100和n個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200i，...，200n組成。這里，n是自然數(shù)。例如，當(dāng)n＝1000000時(shí)，內(nèi)容傳送系統(tǒng)10包括1000000個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備。內(nèi)容傳送設(shè)備100經(jīng)由因特網(wǎng)20連接至內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n。
內(nèi)容傳送設(shè)備100產(chǎn)生作為數(shù)字電影作品等的內(nèi)容C的內(nèi)容密鑰KC，并根據(jù)秘密密鑰密碼的加密算法Enc1，利用內(nèi)容密鑰KC對(duì)內(nèi)容C進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容EC。內(nèi)容傳送設(shè)備100也根據(jù)公共密鑰密碼的加密算法Enc2對(duì)內(nèi)容密鑰KC進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，并將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n。
內(nèi)容接收設(shè)備2001經(jīng)由因特網(wǎng)20從內(nèi)容傳送設(shè)備100接收加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，并根據(jù)公共密鑰密碼的解密算法Dec2對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息EKC進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’。然后內(nèi)容接收設(shè)備2001根據(jù)秘密密鑰密碼的解密算法Dec1，利用解密的內(nèi)容密鑰KC’，對(duì)加密的內(nèi)容EC進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容C’，并再現(xiàn)解密的內(nèi)容C’。其他內(nèi)容接收設(shè)備2002，...，200n與內(nèi)容接收設(shè)備2001相同。
這里，解密算法Dec1是用于解密根據(jù)加密算法Enc1產(chǎn)生的密文的算法，解密算法Dec2是用于解密根據(jù)加密算法Enc2產(chǎn)生的密文的算法。
應(yīng)該注意到，內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n中每個(gè)的參考標(biāo)記的下標(biāo)是設(shè)備ID號(hào)，該號(hào)碼用于唯一地識(shí)別內(nèi)容接收設(shè)備。例如，內(nèi)容接收設(shè)備200i由設(shè)備ID號(hào)“i”唯一識(shí)別。
1.2橢圓曲線密碼術(shù)以及橢圓曲線參數(shù)在內(nèi)容傳送系統(tǒng)10中，橢圓曲線密碼術(shù)用作上述公共密鑰密碼。T.Okamoto & H.Yamamoto，Modern Encryption，Sangyo Tosho，1997中詳細(xì)的描述了橢圓曲線密碼術(shù)。下面簡(jiǎn)要解釋在內(nèi)容傳送系統(tǒng)10中使用的橢圓曲線E1的參數(shù)。
令橢圓曲線E1由下式定義y2＝x3+a×x+b其中x和y是變量，a和b是常數(shù)。同時(shí)，a×x表示a和x相乘。常數(shù)a和b是自然數(shù)。單個(gè)橢圓曲線E1由a和b這些常數(shù)確定。通常，橢圓曲線E1定義在定義域GF(pm)上，該定義域是有限域，其中p是素?cái)?shù)，m是自然數(shù)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，令m＝1，使得橢圓曲線E1的定義域是GF(p)。
1.3橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題離散對(duì)數(shù)問(wèn)題用作公共密鑰密碼術(shù)的安全性的基礎(chǔ)。離散對(duì)數(shù)問(wèn)題的代表示例是定義在有限域上的問(wèn)題以及定義在橢圓曲線上的問(wèn)題。在Neal Koblitz，A Course in Number Theory and Cryptography，Springer-Verlag，1987中詳細(xì)描述了離散對(duì)數(shù)問(wèn)題。
橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題如下所述。
令E(GF(p))是定義在有限域GF(p)上的橢圓曲線，已知當(dāng)E的階數(shù)可以被一個(gè)大的素?cái)?shù)整除時(shí)，則橢圓曲線E上的點(diǎn)G被設(shè)為基點(diǎn)。這樣，問(wèn)題是找到整數(shù)x，使得Y＝x*G其中如果這樣的整數(shù)x存在，那么Y是E上給定的點(diǎn)。
離散對(duì)數(shù)問(wèn)題有助于公共密鑰密碼學(xué)的安全性的原因是在具有大量元素的有限域GF(p)上進(jìn)行上述x的計(jì)算非常困難。
1.4內(nèi)容傳送設(shè)備100的結(jié)構(gòu)圖2表示內(nèi)容傳送設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的模塊圖。在圖中，內(nèi)容傳送設(shè)備100包括發(fā)送/接收單元101、內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102、內(nèi)容加密單元103、公共密鑰存儲(chǔ)單元104、密鑰信息產(chǎn)生單元105、內(nèi)容存儲(chǔ)單元106和控制單元107。控制單元107連接至輸入單元108和顯示單元109。
內(nèi)容傳送設(shè)備100實(shí)際上是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括微處理器、ROM、RAM、硬盤(pán)單元和通信單元。計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)在RAM或硬盤(pán)單元中。內(nèi)容傳送設(shè)備100的功能由微處理器根據(jù)計(jì)算機(jī)可讀程序的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。
(1)公共密鑰存儲(chǔ)單元104公共密鑰存儲(chǔ)單元104預(yù)先分別存儲(chǔ)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n的公共密鑰KP1，KP2，...，KPn。
公共密鑰KP1，KP2，...，KPn中的每一個(gè)都是按照如下計(jì)算出的橢圓曲線E1上的點(diǎn)KP1＝ks1*GKP2＝ks2*G...
KPn＝ksn*G其中ks1，ks2，...ksn分別是內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n的秘密密鑰，G是橢圓曲線ElGamal中橢圓曲線E1上的基點(diǎn)。在該描述中，a*B表示橢圓曲線上的點(diǎn)，該點(diǎn)通過(guò)將橢圓曲線上的點(diǎn)B自身相加(a-1)遍得到。例如，ks1*G是通過(guò)將基點(diǎn)G自身相加(ks1-1)遍得到的橢圓曲線E1上的點(diǎn)。此后，該運(yùn)算稱為橢圓曲線點(diǎn)乘(也可以稱為橢圓曲線求冪/標(biāo)量乘法)。
(2)內(nèi)容存儲(chǔ)單元106內(nèi)容存儲(chǔ)單元106預(yù)先存儲(chǔ)內(nèi)容C，該內(nèi)容C是數(shù)字電影作品等。根據(jù)MPEG2(運(yùn)動(dòng)圖像專家組2)標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)字作品的視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)壓縮，產(chǎn)生內(nèi)容C，其中MPEG2標(biāo)準(zhǔn)定義了視頻和音頻壓縮/編碼技術(shù)。
(3)內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102為內(nèi)容存儲(chǔ)單元106中存儲(chǔ)的內(nèi)容C產(chǎn)生160比特隨機(jī)數(shù)，并設(shè)定產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)為內(nèi)容密鑰KC。內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102將內(nèi)容密鑰KC輸出至內(nèi)容加密單元103和密鑰信息產(chǎn)生單元105。
(4)內(nèi)容加密單元103內(nèi)容加密單元103從內(nèi)容存儲(chǔ)單元106中讀取內(nèi)容C，并從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC。
內(nèi)容加密單元103根據(jù)秘密密鑰密碼的加密算法Enc1，利用內(nèi)容密鑰KC，對(duì)內(nèi)容C進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容EC＝Enc1(KC，C)這里，Enc1(KC，C)是利用內(nèi)容密鑰KC，將秘密密鑰密碼的加密算法Enc1應(yīng)用于內(nèi)容C產(chǎn)生的密文。例如，DES可以用作秘密密鑰密碼。其他的秘密密鑰密碼，諸如AES(高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn))也同樣適用。T.Okamoto & H.Yamamoto，Modern Encryption，Sangyo Tosho，1997中詳細(xì)描述了秘密密鑰密碼術(shù)。
內(nèi)容加密單元103將加密的內(nèi)容EC輸出至發(fā)送/接收單元101。
(5)密鑰信息產(chǎn)生單元105密鑰信息產(chǎn)生單元105包括密鑰加密單元111、計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112、計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113、計(jì)數(shù)器判斷單元114、輸出單元115、密鑰控制單元116、參數(shù)存儲(chǔ)單元117和計(jì)數(shù)器118，如圖2所示。
參數(shù)存儲(chǔ)單元117預(yù)先存儲(chǔ)基點(diǎn)G、常數(shù)a、常數(shù)b以及素?cái)?shù)p。
計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112將計(jì)數(shù)器118中的計(jì)數(shù)器i設(shè)定為1。
密鑰加密單元111按照下述方式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200i的加密的內(nèi)容密鑰EKCi。
(a)產(chǎn)生160比特隨機(jī)數(shù)ki。
(b)從參數(shù)存儲(chǔ)單元117中讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)ki、基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算PCi＝ki*G
這里，橢圓曲線點(diǎn)乘如下執(zhí)行。
以100*P為例，100*P可以表示為100*P＝2(2(P+2(2(2(P+2P)))))這表示通過(guò)對(duì)橢圓曲線上的點(diǎn)P進(jìn)行6次雙倍運(yùn)算和2次加法運(yùn)算，可以計(jì)算100*P。
這樣，通過(guò)加法和雙倍運(yùn)算實(shí)現(xiàn)橢圓曲線點(diǎn)乘。
令橢圓曲線E1定義為y2＝x3+a×x+b給定橢圓曲線E1上的兩個(gè)點(diǎn)P＝(x1，y1)和Q＝(x2，y2)，則R＝(x3，y3)是橢圓曲線E1上的點(diǎn)，使得R＝P+Q。
當(dāng)P≠Q(mào)時(shí)，R＝P+Q是利用下述加法公式的加法運(yùn)算x3＝{(y2-y1)/(x2-x1)}2-x1-x2y3＝{(y2-y1)/(x2-x1)}(x1-x3)-y1另一方面，當(dāng)P＝Q時(shí)，R＝P+Q＝P+P＝2×P，使得R＝P+Q是利用下述雙倍公式的雙倍運(yùn)算x3＝{(3x12+a)/2y1}2-2x1y3＝{(3x12+a)/2y1}(x1-x3)-y1注意到，上述運(yùn)算是在有限域GF(p)上進(jìn)行的，其中橢圓曲線E1定義在該有限域上。
關(guān)于橢圓曲線算法的細(xì)節(jié)，參見(jiàn)“Efficient Elliptic CurveExponentiation”in Miyaji，Ono & Cohen Advances in Cryptology-Proceedings of ICICS’97，Lecture Notes in Computer Science，Springer-Verlag，1997，pp.282-290.
(c)從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，并利用隨機(jī)數(shù)ki、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算ki*KPi這里，如上所述執(zhí)行橢圓曲線點(diǎn)乘。
(d)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用轉(zhuǎn)換函數(shù)f，將內(nèi)容密鑰KC轉(zhuǎn)換成橢圓曲線E1上的點(diǎn)P_KC＝f(KC)。轉(zhuǎn)換函數(shù)f在后面將詳細(xì)解釋。
(e)計(jì)算P_KC+ki*KPi(f)從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取素?cái)?shù)p，并判斷點(diǎn)PCi的y坐標(biāo)y(PCi)是否滿足y(PCi)＜(p-1)/2如果y(PCi)＜(p-1)/2，設(shè)定Ci＝P_KC+ki*KPi如果y(PCi)≥(p-1)/2，設(shè)定Ci＝-(P_KC+ki*KPi)(g)將點(diǎn)PCi的x坐標(biāo)x(PCi)和點(diǎn)Ci作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出至輸出單元115。
計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷計(jì)數(shù)器i是否為n。
如果計(jì)算器判斷單元114判斷出i≠n，則計(jì)算器增長(zhǎng)單元113將計(jì)數(shù)器i增加1。此后，重復(fù)上述步驟(a)至(g)。
如果計(jì)算器判斷單元114判斷出i＝n，輸出單元115將加密的內(nèi)容密鑰EKC1，EKC2，EKC3，...，EKCn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，輸出至發(fā)送/接收單元101。
密鑰控制單元116控制密鑰信息產(chǎn)生單元105中的結(jié)構(gòu)元件。
上述步驟(a)至(g)對(duì)傳統(tǒng)的橢圓曲線ElGamal密碼進(jìn)行了改進(jìn)。它與傳統(tǒng)的橢圓曲線ElGamal密碼的不同之處在于下述幾點(diǎn)。在傳統(tǒng)橢圓曲線ElGamal密碼中，密文由Ci和PCi組成，在該實(shí)施例改進(jìn)的密碼中，密文由Ci和PCi的x坐標(biāo)組成。換言之，該實(shí)施例的主要特點(diǎn)是在加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中完全沒(méi)有(甚至1比特)包含與PCi的y坐標(biāo)相關(guān)的信息。
(6)發(fā)送/接收單元101發(fā)送/接收單元101從內(nèi)容加密單元103接收加密的內(nèi)容EC，并從密鑰信息產(chǎn)生單元105接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。發(fā)送/接收單元101將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n。
圖3表示傳輸信息301的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該傳輸信息從發(fā)送/接收單元101發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n。如圖所示，傳輸信息301由加密的內(nèi)容EC302和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC303組成。加密的內(nèi)容密鑰信息EKC303包括n個(gè)加密的內(nèi)容密鑰311，312，...，313。第i個(gè)加密的內(nèi)容密鑰，即EKCi，包括x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))和Ci。
x(PCi)和Ci的長(zhǎng)度是固定的。具體地，x(PCi)是160個(gè)比特長(zhǎng)，而Ci是320個(gè)比特長(zhǎng)。在加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中，按照分配給n個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n的設(shè)備ID號(hào)的次序排列n個(gè)加密的內(nèi)容密鑰，以至于n個(gè)加密的內(nèi)容密鑰和n個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n一一對(duì)應(yīng)。這樣，與內(nèi)容接收設(shè)備對(duì)應(yīng)的加密的內(nèi)容密鑰可以由分配給該內(nèi)容接收設(shè)備的設(shè)備ID號(hào)指定。
例如，x(PG1)(PC1的x坐標(biāo))和C1組成對(duì)應(yīng)于設(shè)備ID號(hào)是“1”的內(nèi)容接收設(shè)備2001的加密的內(nèi)容密鑰EKC1，可以通過(guò)從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的起始位置處抽取出480(＝160+320)個(gè)比特獲得該x(PC1)和C1。
通常，x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))和Ci組成對(duì)應(yīng)于設(shè)備ID號(hào)是“i”的內(nèi)容接收設(shè)備200i的加密的內(nèi)容密鑰EKCi，可以通過(guò)從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的起始位置處的第(1+(i-1)×480)個(gè)比特開(kāi)始抽取出480個(gè)比特獲得該x(PCi)和Ci。
(7)控制單元107、輸入單元108以及顯示單元109控制單元107控制內(nèi)容傳送設(shè)備100中的結(jié)構(gòu)元件。
輸入單元108從內(nèi)容傳送設(shè)備100的操作者接收輸入的信息或指令，并向控制單元107輸出接收的信息或指令。
顯示單元109在控制單元107的控制下，顯示各種信息。
1.5內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n的結(jié)構(gòu)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n具有相同的結(jié)構(gòu)。下面描述內(nèi)容接收設(shè)備200i的結(jié)構(gòu)作為示例。
圖4表示內(nèi)容接收設(shè)備200i的結(jié)構(gòu)的模塊圖。如圖所示，內(nèi)容接收設(shè)備200i包括發(fā)送/接收單元201、秘密密鑰存儲(chǔ)單元202、內(nèi)容解密單元203、密鑰解密單元204、再現(xiàn)單元205、控制單元206、輸入單元207、監(jiān)視器208、揚(yáng)聲器209和參數(shù)存儲(chǔ)單元210。
與內(nèi)容傳送設(shè)備100類似，內(nèi)容接收設(shè)備200i實(shí)際上由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括微處理器、ROM以及RAM。計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)在RAM中。內(nèi)容接收設(shè)備200i的功能由微處理器根據(jù)該計(jì)算機(jī)可讀程序的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)該注意到，參考標(biāo)記“200i”的下標(biāo)“i”是設(shè)備的ID號(hào)，用于唯一識(shí)別內(nèi)容接收設(shè)備200i。
(1)秘密密鑰存儲(chǔ)單元202和參數(shù)存儲(chǔ)單元210秘密密鑰存儲(chǔ)單元202預(yù)先秘密地存儲(chǔ)160比特的秘密密鑰ks1。只有密鑰解密單元204可以訪問(wèn)秘密密鑰存儲(chǔ)單元202。
秘密密鑰ksi對(duì)應(yīng)于公共密鑰KPi。如上所述，公共密鑰KPi可以通過(guò)下式計(jì)算KPi＝ksi*G參數(shù)存儲(chǔ)單元210預(yù)先存儲(chǔ)基點(diǎn)G、常數(shù)a、常數(shù)b和素?cái)?shù)p。
(2)發(fā)送/接收單元201發(fā)送/接收單元201經(jīng)由因特網(wǎng)20從內(nèi)容傳送設(shè)備100接收加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。發(fā)送/接收單元201向內(nèi)容解密單元203輸出加密的內(nèi)容EC，向密鑰解密單元204輸出加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。
(3)密鑰解密單元204密鑰解密單元204包括平方根計(jì)算單元211、標(biāo)量乘法單元212和內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213，如圖4所示。
(平方根計(jì)算單元211)平方根計(jì)算單元211預(yù)先存儲(chǔ)分配給內(nèi)容接收設(shè)備200i的設(shè)備ID號(hào)“i”。
平方根計(jì)算單元211從發(fā)送/接收單元201接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，并讀取設(shè)備ID號(hào)“i”。如上所述，平方根計(jì)算單元211利用設(shè)備ID號(hào)“i”，指定加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中，對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200i的x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))。平方根計(jì)算單元211從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中抽取出x(PCi)。
然后，對(duì)于x(PCi)，平方根計(jì)算單元211在GF(p)上找到z＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b的兩個(gè)平方根rt。
這里，兩個(gè)平方根rt中的一個(gè)小于(p-1)/2，另一個(gè)不小于(p-1)/2。平方根計(jì)算單元211選擇小于(p-1)/2的平方根rt。然后平方根計(jì)算單元211利用抽取的x(PCi)和選擇的rt，設(shè)定PCi’＝(x(PCi)，rt)平方根計(jì)算單元211向標(biāo)量乘法單元212輸出PCi’。
Henri Cohen，A Course in Computational Algebraic Number Theory(Graduate Texts in Mathematics，Vol.138)，Springer-Verlag，1993，pp.31-33中詳細(xì)描述了平方根計(jì)算。
下面解釋當(dāng)p＝3 mod 4時(shí)，如何在GF(p)上找到平方根rt。其他平方根計(jì)算方法的詳細(xì)介紹，參見(jiàn)上述Cohen的文獻(xiàn)。
這里，“d mod e”表示d除以e的余數(shù)。
z的平方根rt是z((p+1)/4)或者-z((p+1)/4)。
通常，z(p-1)＝1 mod p成立。這樣，z(p+1)＝z2mod p這使得z((p+1)/4)＝(z2)1/4＝z1/2是z的平方根。
(標(biāo)量乘法單元212)標(biāo)量乘法單元212從秘密密鑰存儲(chǔ)單元202讀取秘密密鑰ksi，從平方根計(jì)算單元211接收PCi’。標(biāo)量乘法單元212也從參數(shù)存儲(chǔ)單元210讀取常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用常數(shù)a、素?cái)?shù)p以及秘密密鑰ksi，通過(guò)將PCi’乘以ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PCi’這里，如上所述執(zhí)行橢圓曲線點(diǎn)乘。
標(biāo)量乘法單元212向內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213輸出點(diǎn)ksi*PCi’。
(內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213)內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213從標(biāo)量乘法單元212接收點(diǎn)ksi*PCi’，并利用加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中的加密的內(nèi)容密鑰EKCi中包含的Ci，計(jì)算P_KC’＝Ci-ksi*PCi’然后，內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213將P_KC’轉(zhuǎn)換為整數(shù)，以獲得解密的內(nèi)容密鑰KC’＝f1(P_KC’)這里，f-1是轉(zhuǎn)換函數(shù)f的逆。通過(guò)這種方式獲得的解密的內(nèi)容密鑰KC’預(yù)期等于內(nèi)容密鑰KC。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213向內(nèi)容解密單元203輸出解密的內(nèi)容密鑰KC’。
(4)內(nèi)容解密單元203內(nèi)容解密單元203從發(fā)送/接收單元201接收加密的內(nèi)容EC，從密鑰解密單元204接收解密的內(nèi)容密鑰KC’。內(nèi)容解密單元203根據(jù)秘密密鑰密碼的解密算法Dec1，利用解密的內(nèi)容密鑰KC’，對(duì)加密的內(nèi)容EC進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的文本C’＝Dec1(KC’，EC)這里，Dec1(KC’，EC)是利用解密的內(nèi)容密鑰KC’，將秘密密鑰密碼的解密算法Dec1應(yīng)用于加密的內(nèi)容EC得到的解密的文本。
內(nèi)容解密單元203向再現(xiàn)單元205輸出解密的內(nèi)容C’。
(5)再現(xiàn)單元205、控制單元206、輸入單元207、監(jiān)視器208以及揚(yáng)聲器209再現(xiàn)單元205從內(nèi)容解密單元203接收解密的內(nèi)容C’，從解密的內(nèi)容C’獲得視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)。再現(xiàn)單元205將視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)和音頻信號(hào)，并分別將它們輸出至監(jiān)視器208和揚(yáng)聲器209。
監(jiān)視器208從再現(xiàn)單元205接收模擬視頻信號(hào)，并顯示圖像。
揚(yáng)聲器209從再現(xiàn)單元205接收模擬音頻信號(hào)，并輸出聲音。
控制單元206控制內(nèi)容接收設(shè)備200i的結(jié)構(gòu)元件。
輸入單元207從內(nèi)容接收設(shè)備200i的用戶接收指令，并向控制單元206輸出接收到的指令。
1.6.轉(zhuǎn)換函數(shù)f和逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1以下解釋轉(zhuǎn)換函數(shù)f和逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1。
轉(zhuǎn)換函數(shù)f將整數(shù)轉(zhuǎn)換至橢圓曲線E1上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，其中該整數(shù)具有的比特長(zhǎng)度比定義域GF(p)小。而逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1將橢圓曲線E1上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的整數(shù)，其中該整數(shù)具有的比特長(zhǎng)度比定義域GF(p)小。轉(zhuǎn)換函數(shù)f是單射函數(shù)。只要滿足下述兩個(gè)條件，可以使用任何函數(shù)f-1(f(v))＝v其中v是整數(shù)；以及f-1(-P)＝f-1(P)其中P是橢圓曲線E1上的點(diǎn)。轉(zhuǎn)換的詳細(xì)描述參見(jiàn)Neal Koblitz，A Course in Number Theory and Cryptography，Springer-Verlag，1987，pp.162-163。
下面解釋Koblitz在上述文獻(xiàn)中描述的轉(zhuǎn)換方法。
(1)定義域GF(p)的比特長(zhǎng)度用lenp表示，v的比特長(zhǎng)度用lenp-10表示。也就是，v比定義域GF(p)小10比特。令c＝0以及x_fv＝c||v。這樣，判斷(x_fv)3+a×x_fv+b是否是GF(p)上的二次剩余。
(2)如果判斷是肯定的，則找到(x_fv)3+a×x_fv+b的平方根y_fv，并設(shè)定f(v)＝(x_fv，y_fv)。
(3)如果判斷是否定的，將c增加1，并設(shè)定x_fv＝c||v。然后再次判斷(x_fv)3+a×x_fv+b是否是GF(p)上的二次剩余。如果判斷是肯定的，則找到(x_fv)3+a×x_fv+b的平方根y_fv，并設(shè)定f(v)＝(x_fv，y_fv)。如果判斷是否定的，則將c增加1，并執(zhí)行相同的判斷。如此重復(fù)直到得到(x_fv)3+a×x_fv+b是GF(p)上的二次剩余。
接下來(lái)解釋逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1(P_fv)。
當(dāng)P_fv＝(x_fv，y_fv)時(shí)，將f-1(P_fv)設(shè)定為用x_fv的低(lenp-10)個(gè)比特表示的數(shù)。根據(jù)該方法，很明顯f-1(f(v))＝v而且，由于f-1(P_fv)是P_fv的x坐標(biāo)的低比特，則很明顯f-1(-P)＝f-1(P)如上所述，轉(zhuǎn)換函數(shù)f和逆轉(zhuǎn)換函數(shù)f-1并不限制于Koblitz在上述文獻(xiàn)中描述的那些，只要函數(shù)f是單射函數(shù)，f-1(f(v))＝v成立，其中v是整數(shù)，以及f-1(-P)＝f-1(P)成立，其中P是橢圓曲線E1上的點(diǎn)。
1.7.解密的內(nèi)容密鑰KC’等于內(nèi)容密鑰KC的原因如果f-1(P_KC’)＝f-1(P_KC)，則解密的內(nèi)容密鑰KC’等于內(nèi)容密鑰KC。f-1(P_KC’)＝f-1(P_KC)成立的原因如下。
定義在GF(p)上的橢圓曲線上，P＝(x1，y1)的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)-P通常用-P＝(x1，-y1)給出。平方根rt滿足rt2＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b類似地，點(diǎn)PCi的y坐標(biāo)y(PCi)滿足y(PCi)2＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b因此，y(PCi)＝rt或者y(PCi)＝-rt如果y(PCi)＝rt，即，y(PCi)＜(p-1)/2，那么PCi＝PCi’。
代入PCi＝PCi’以及Ci＝P_KC+ki*KPi得到P_KC’＝Ci-ksi*PCi’＝P_KC+ki*KPi-ksi*PCi這里，ki*KPi＝ki*ksi*G＝ksi*PCi使得P_KC’＝P_KC所以f-1(P_KC’)＝f-1(P_KC)
成立。
另一方面，如果y(PCi)＝-rt，即，y(PCi)≥(p-1)/2，那么PCi’＝-PCi。代入PCi’＝-PCi以及Ci＝-(P_KC+ki*KPi)得到P_KC’＝Ci-ksi*PCi’＝-(P_KC+ki*KPi)-ksi*(-PCi)＝-P_KC已知f-1(-P_KC)＝f-1(P_KC)那么f-1(P_KC’)＝f-1(P_KC)成立。
如上所述，f-1(P_KC’)＝f-1(P_KC)成立，使得解密的內(nèi)容密鑰KC’等于內(nèi)容密鑰KC。
1.8.內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的運(yùn)行下面描述內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的運(yùn)行。
(1)內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的整體運(yùn)行圖5表示內(nèi)容傳送系統(tǒng)10整體運(yùn)行的流程圖。
在內(nèi)容傳送設(shè)備100中，內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102產(chǎn)生內(nèi)容密鑰KC(S101)，內(nèi)容加密單元103利用內(nèi)容密鑰KC對(duì)內(nèi)容C加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容EC(S102)。而且，密鑰信息產(chǎn)生單元105產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC(S103)。發(fā)送/接收單元101將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n(S104)。
在作為內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n示例的內(nèi)容接收設(shè)備200i中，發(fā)送/接收單元201經(jīng)由因特網(wǎng)20從內(nèi)容傳送設(shè)備100接收加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC(S104)。密鑰解密單元204利用存儲(chǔ)在秘密密鑰存儲(chǔ)單元202中的秘密密鑰ksi，對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中包含的加密的內(nèi)容密鑰EKCi進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’(S105)。內(nèi)容解密單元203利用解密的內(nèi)容密鑰KC’，對(duì)加密的內(nèi)容EC進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容C’(S106)。再現(xiàn)單元205再現(xiàn)解密的內(nèi)容C’(S107)。
(2)產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算圖6表示通過(guò)內(nèi)容傳送設(shè)備100中的密鑰信息產(chǎn)生單元105，產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算的流程圖。該運(yùn)算對(duì)應(yīng)于圖5中的步驟S103。
計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112設(shè)定計(jì)數(shù)器i為1(S121)。
密鑰加密單元111產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200i的加密的內(nèi)容密鑰EKCi(S122)。計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷是否i＝n(S123)。如果i≠n，計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113將i增加1(S124)。然后運(yùn)算返回至步驟S122。
如果i＝n，輸出單元115將加密的內(nèi)容密鑰EKC1，EKC2，EKC3，...，EKCn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，輸出至發(fā)送/接收單元101(S125)。
(3)產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算圖7表示通過(guò)密鑰信息產(chǎn)生單元105中的密鑰加密單元111，產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算對(duì)應(yīng)于圖6中的步驟S122。
密鑰加密單元111產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)ki(S141)，并計(jì)算PCi＝ki*G(S142)。密鑰加密單元111也計(jì)算ki*KPi(S143)。密鑰加密單元111將內(nèi)容密鑰KC轉(zhuǎn)換成橢圓曲線Ei上的點(diǎn)P_KC＝f(KC)(S144)。然后密鑰加密單元111計(jì)算P_KC+ki*KPi(S145)。
這之后，密鑰加密單元111判斷PCi的y坐標(biāo)y(PCi)是否滿足y(PCi)＜(p-1)/2(S146)。如果y(PCi)＜(p-1)/2，那么密鑰加密單元111設(shè)定Ci＝P_KC+ki*KPi(S148)。否則，密鑰加密單元111設(shè)定Ci-(P_KC+ki*KPi)(S147)。
密鑰加密單元111將PCi的x坐標(biāo)x(PCi)和Ci作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出(S149)。
(4)產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算圖8表示通過(guò)內(nèi)容接收設(shè)備200i中的密鑰解密單元204產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算對(duì)應(yīng)于圖5中的步驟S105。
平方根計(jì)算單元211關(guān)于加密的內(nèi)容密鑰EKCi中包含的x(Pci)計(jì)算x(PCi)3+a×x(Pci)+b的兩個(gè)平方根rt(S161)。平方根計(jì)算單元211從兩個(gè)平方根rt中選擇滿足rt＜(p-1)/2的平方根rt(S162)。然后平方根計(jì)算單元211產(chǎn)生PCi’＝(x(PCi)，rt)(S163)。
然后，標(biāo)量乘法單元212通過(guò)將PCi’乘以ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PCi’(S164)。
接下來(lái)，內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213計(jì)算P_KC’＝Ci-ksi*PCi’(S165)。然后內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213將P_KC’轉(zhuǎn)換為整數(shù)，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’＝f-1(P_KC’)(S166)。
這樣解密的內(nèi)容密鑰KC’預(yù)期等于內(nèi)容密鑰KC。
1.9.第一實(shí)施例的效果下面分析內(nèi)容傳送系統(tǒng)10中加密的內(nèi)容密鑰EKCi的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定橢圓曲線E1的定義域GF(p)是160個(gè)比特長(zhǎng)，該長(zhǎng)度是橢圓曲線密碼術(shù)中通常推薦的。
對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200i的加密的內(nèi)容密鑰EKCi由點(diǎn)Ci和點(diǎn)PCi的x坐標(biāo)即x(PCi)組成。Ci由長(zhǎng)度都是160比特的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)組成，所以Ci是320比特長(zhǎng)。PCi的x坐標(biāo)是160比特長(zhǎng)。因此，加密的內(nèi)容密鑰EKCi是320+160＝480比特(＝60字節(jié))。
傳統(tǒng)技術(shù)中每個(gè)加密的內(nèi)容密鑰的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是80字節(jié)。相應(yīng)地，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，第一實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10使得每個(gè)加密的內(nèi)容密鑰的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小到3/4。
假設(shè)內(nèi)容接收設(shè)備的數(shù)目n是1000000。根據(jù)第一實(shí)施例，加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是60×1000000＝60000000字節(jié)(＝60兆字節(jié))。而根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是80×1000000＝80000000字節(jié)(＝80兆字節(jié))。
這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，第一實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10使得加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小了20兆字節(jié)。
2.第二實(shí)施例下面描述本發(fā)明第二實(shí)施例涉及的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b(未示出)。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b具有與第一實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10類似的結(jié)構(gòu)。下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的不同之處。
和內(nèi)容傳送系統(tǒng)10一樣，內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b大致由一個(gè)內(nèi)容傳送設(shè)備100b和n個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bi，...，200bn組成。內(nèi)容傳送設(shè)備100b經(jīng)由因特網(wǎng)20連接至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn。
2.1.內(nèi)容傳送設(shè)備100b的結(jié)構(gòu)內(nèi)容傳送設(shè)備100b具有與內(nèi)容傳送設(shè)備100類似的結(jié)構(gòu)。具體而言，內(nèi)容傳送設(shè)備100b包括發(fā)送/接收單元101、內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102、內(nèi)容加密單元103、公共密鑰存儲(chǔ)單元104、密鑰信息產(chǎn)生單元105b、內(nèi)容存儲(chǔ)單元106和控制單元107。控制單元107連接至輸入單元108和顯示單元109(未示出)。
也就是說(shuō)，內(nèi)容傳送設(shè)備100b與內(nèi)容傳送設(shè)備100的不同之處在于密鑰信息產(chǎn)生單元105由密鑰信息產(chǎn)生單元105b代替。
下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送設(shè)備100的不同之處。
(1)密鑰信息產(chǎn)生單元105b密鑰信息產(chǎn)生單元105b具有與密鑰信息產(chǎn)生單元105類似的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，密鑰信息產(chǎn)生單元105b包括密鑰加密單元111b、計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112、計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113、計(jì)數(shù)器判斷單元114、輸出單元115、密鑰控制單元116、參數(shù)存儲(chǔ)單元117以及計(jì)算器118(未示出)。
也就是說(shuō)，密鑰信息產(chǎn)生單元105b與密鑰信息產(chǎn)生單元105的不同之處在于密鑰加密單元111被密鑰加密單元111b代替。下面重點(diǎn)描述與密鑰信息產(chǎn)生單元105的不同之處。
密鑰加密單元111b以下述方式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200bi的加密的內(nèi)容密鑰EKCi。
(a)產(chǎn)生160比特隨機(jī)數(shù)ki。
(b)從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a以及素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)ki、基點(diǎn)Gi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算PCi＝ki*G(c)從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，并利用隨機(jī)數(shù)ki、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算ki*KPi(d)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用內(nèi)容密鑰KC，對(duì)于ki*KPi，計(jì)算si＝KC xor x(ki*KPi)這里，x(ki*KPi)是ki*KPi的x坐標(biāo)，xor是異或運(yùn)算的運(yùn)算符。而且，si是標(biāo)量。
(e)將x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))和si作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出至輸出單元115。
(2)輸出單元115輸出單元115將加密的內(nèi)容密鑰EKC1，EKC2，EKC3，...，EKCn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC輸出至發(fā)送/接收單元101。
(3)發(fā)送/接收單元101發(fā)送/接收單元101從內(nèi)容加密單元103接收加密的內(nèi)容EC，并從密鑰信息產(chǎn)生單元105b接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。發(fā)送/接收單元101將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn。
圖9表示從發(fā)送/接收單元101發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn的傳輸信息321的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
如上所示，傳輸信息321由加密的內(nèi)容EC 322和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC 323組成。加密的內(nèi)容密鑰信息EKC 323由n個(gè)加密的內(nèi)容密鑰331，332，...，333組成。第i個(gè)加密的內(nèi)容密鑰，即EKCi，由x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))和si組成。
(4)與第一實(shí)施例的不同之處第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于密文由x(PCi)(點(diǎn)PCi的x坐標(biāo))和標(biāo)量si組成，取代了x(PCi)和點(diǎn)Ci。在第二實(shí)施例中，和第一實(shí)施例一樣，加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中完全沒(méi)有包括(甚至1比特)PCi的y坐標(biāo)的信息。
2.2.內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn的結(jié)構(gòu)內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn具有和內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n類似的結(jié)構(gòu)。
下面解釋內(nèi)容接收設(shè)備200bi的結(jié)構(gòu)，作為內(nèi)容接收設(shè)備200b1，200b2，...，200bn的代表示例，重點(diǎn)在于內(nèi)容接收設(shè)備200i的不同之處。
內(nèi)容接收設(shè)備200bi具有與內(nèi)容接收設(shè)備200i類似的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，內(nèi)容接收設(shè)備200bi包括發(fā)送/接收單元201、秘密密鑰存儲(chǔ)單元202、內(nèi)容解密單元203、密鑰解密單元204b、再現(xiàn)單元205、控制單元206、輸入單元207、監(jiān)視器208、揚(yáng)聲器209以及參數(shù)存儲(chǔ)單元210。
也就是說(shuō)，內(nèi)容接收設(shè)備200bi與內(nèi)容接收設(shè)備200bi的不同之處在于密鑰解密單元204被密鑰解密單元204b取代。
(1)密鑰解密單元204b密鑰解密單元204b包括平方根計(jì)算單元211、標(biāo)量乘法單元212和內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b(未示出)。
也就是說(shuō)，密鑰解密單元204b與密鑰解密單元204的不同之處在于內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213被內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b代替。
平方根計(jì)算單元211對(duì)于加密的內(nèi)容密鑰EKCi中包含的x(PCi)，計(jì)算GF(p)上的z＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b的平方根rt，并如前所述，設(shè)定PCi’＝(x(PCi)，rt)如上所述，標(biāo)量乘法單元212通過(guò)將PCi’乘以秘密密鑰存儲(chǔ)單元202中存儲(chǔ)的秘密密鑰ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PCi’內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b從標(biāo)量乘法單元212接收點(diǎn)ksi*PCi’，并利用接收的點(diǎn)ksi*PCi’，計(jì)算sixor x(ksi*PCi’)內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b設(shè)定計(jì)算結(jié)果為解密的內(nèi)容密鑰KC’KC’＝sixor x(ksi*PCi’)2.3.內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b的運(yùn)行下面描述內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b的運(yùn)行。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b的運(yùn)行與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的運(yùn)行類似，所以下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的不同之處。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b的整體運(yùn)行與圖5所示的相同，所以這里省略關(guān)于整體運(yùn)行的解釋。
通過(guò)內(nèi)容傳送設(shè)備100b中的密鑰信息產(chǎn)生單元105b產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算與圖6所示的相同，所以這里省略它的解釋。
(1)產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算圖10表示通過(guò)密鑰信息產(chǎn)生單元105b中密鑰加密單元111b產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算與圖6中步驟S122對(duì)應(yīng)。
該密鑰加密單元111b產(chǎn)生160比特隨機(jī)數(shù)ki(S201)。密鑰加密單元111b從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)ki、基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算PCi＝ki*G(S202)。密鑰加密單元111b還從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，并利用隨機(jī)數(shù)ki、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算ki*KPi(S203)。密鑰加密單元111b利用從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收的內(nèi)容密鑰KC，對(duì)于ki*KPi，計(jì)算si＝KC xor x(ki*KPi)(S204)。密鑰加密單元111b將x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))和si作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出至輸出單元115(S205)。
(2)產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算圖11表示通過(guò)內(nèi)容接收設(shè)備200bi中的密鑰解密單元204b產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算對(duì)應(yīng)圖5中的步驟S105。
平方根計(jì)算單元211對(duì)于加密的內(nèi)容密鑰EKCi中包含的x(PCi)，計(jì)算x(PCi)3+a×x(PCi)+b的兩個(gè)平方根rt。平方根計(jì)算單元211從兩個(gè)平方根rt中選擇滿足rt＜(p-1)/2的平方根rt。然后平方根計(jì)算單元211產(chǎn)生PCi’＝(x(PCi)，rt)(S221)。
這之后，標(biāo)量乘法單元212通過(guò)將PCi’乘以ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PCi’(S222)。
內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b從標(biāo)量乘法單元212接收點(diǎn)ksi*PCi’，并利用接收的點(diǎn)ksi*PCi’，計(jì)算sixor x(ksi*PCi’)。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213b設(shè)定計(jì)算結(jié)果作為解密的內(nèi)容密鑰KC’(S223)。
這樣的解密的內(nèi)容密鑰KC’預(yù)期等于內(nèi)容密鑰KC。
2.4.解密的內(nèi)容密鑰KC’等于內(nèi)容密鑰KC的原因當(dāng)x(ksi*PCi’)＝x(ksi*PCi)＝x(ksi*ki*G)＝x(ki*KPi)成立時(shí)，解密的內(nèi)容密鑰KC’＝sixor x(ksi*PCi’)等于內(nèi)容密鑰KC。下面給出x(ksi*PCi’)＝x(ki*KPi)成立的原因。
在定義在GF(p)上的橢圓曲線上，點(diǎn)P＝(x1，y1)的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)-P通常用-P＝(x1，-y1)給出。平方根rt滿足rt2＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b類似的，點(diǎn)PCi的y坐標(biāo)y(PCi)滿足y(PCi)2＝x(PCi)3+a×x(PCi)+b因此，y(PCi)＝rt或者y(PCi)＝-rt如果y(PCi)＝rt，那么PCi＝PCi’。因此x(ksi*PCi’)＝x(ksi*PCi)成立。
另一方面，如果y(PCi)＝-rt，那么PCi’＝-PCi。因此ksi*PCi’＝-ksi*PCi由于x(P)＝x(-P)，x(ksi*PCi’)＝x(-ksi*PCi)＝x(ksi*PCi)成立。
相應(yīng)的，x(ksi*PCi’)＝x(ksi*KPi)成立。因此，解密的內(nèi)容密鑰KC’等于內(nèi)容密鑰KC。
2.5.第二實(shí)施例的效果下面分析內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b中加密的內(nèi)容密鑰EKCi的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定橢圓曲線E1的定義域GF(p)是160比特長(zhǎng)，該長(zhǎng)度是橢圓曲線密碼術(shù)中通常推薦的。
對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200bi的加密的內(nèi)容密鑰EKCi由一個(gè)標(biāo)量si和點(diǎn)PCi的x坐標(biāo)即x(PCi)組成。標(biāo)量si是160比特長(zhǎng)。類似的，點(diǎn)PCi的x坐標(biāo)是160比特長(zhǎng)。因此，加密的內(nèi)容密鑰EKCi是160+160＝320比特(＝40字節(jié))。
根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，每個(gè)加密的內(nèi)容密鑰的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是80字節(jié)。相應(yīng)地，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，第二實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b使得每個(gè)加密的內(nèi)容密鑰的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小了1/2。
假設(shè)內(nèi)容接收設(shè)備的數(shù)目n是1000000。根據(jù)第二實(shí)施例，加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是40×1000000＝40000000字節(jié)(＝40兆字節(jié))。而根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是80×1000000＝80000000字節(jié)(＝80兆字節(jié))。
這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，第二實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10b使得加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小了40兆字節(jié)。
3.第三實(shí)施例下面描述本發(fā)明第三實(shí)施例涉及的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c(未示出)。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c具有與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10類似的結(jié)構(gòu)。下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的不同之處。
和內(nèi)容傳送系統(tǒng)10一樣，內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c大致由一個(gè)內(nèi)容傳送設(shè)備100c和n個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200ci，...，200cn組成。內(nèi)容傳送設(shè)備100c經(jīng)由因特網(wǎng)20連接至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn。
3.1.內(nèi)容傳送設(shè)備100c的結(jié)構(gòu)內(nèi)容傳送設(shè)備100c具有與內(nèi)容傳送設(shè)備100類似的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，內(nèi)容傳送設(shè)備100c包括發(fā)送/接收單元101、內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102、內(nèi)容加密單元103、公共密鑰存儲(chǔ)單元104、密鑰信息產(chǎn)生單元105c、內(nèi)容存儲(chǔ)單元106和控制單元107?？刂茊卧?07連接至輸入單元108和顯示單元109(未示出)。
也就是說(shuō)，內(nèi)容傳送設(shè)備100c與內(nèi)容傳送設(shè)備100的不同之處在于密鑰信息產(chǎn)生單元105由密鑰信息產(chǎn)生單元105c代替。
下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送設(shè)備100的不同之處。
(1)密鑰信息產(chǎn)生單元105c密鑰信息產(chǎn)生單元105c具有與密鑰信息產(chǎn)生單元105類似的結(jié)構(gòu)。圖12表示密鑰信息產(chǎn)生單元105c的結(jié)構(gòu)。如圖所示，密鑰信息產(chǎn)生單元105c包括計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112、計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113、計(jì)數(shù)器判斷單元114、輸出單元115、密鑰控制單元116、參數(shù)存儲(chǔ)單元117、計(jì)數(shù)器118、公共加密單元119c以及獨(dú)立加密單元120c。
也就是說(shuō)，密鑰信息產(chǎn)生單元105c與密鑰信息產(chǎn)生單元105的不同之處在于密鑰加密單元111被公共加密單元119c和獨(dú)立加密單元120c代替。下面重點(diǎn)描述與密鑰信息產(chǎn)生單元105的不同之處。
(計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112)計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112設(shè)定計(jì)數(shù)器i為1。
(公共加密單元119c)公共加密單元119c產(chǎn)生160比特隨機(jī)數(shù)k。公共加密單元119c也從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a以及素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)k、基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算公共密文PC＝k*G公共加密單元119c輸出公共密文PC至輸出單元115，輸出隨機(jī)數(shù)k至獨(dú)立加密單元120c。
(獨(dú)立加密單元120c)獨(dú)立加密單元120c以下述方式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200ci的獨(dú)立密文si。
(a)從公共加密單元119c接收隨機(jī)數(shù)k。
(b)從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)k、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p計(jì)算k*KPi
(c)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用接收的內(nèi)容密鑰KC，對(duì)于k*KPi，計(jì)算獨(dú)立密文si＝KC xor x(k*KPi)這里，x(k*KPi)是k*KPi的x坐標(biāo)。
(d)將獨(dú)立密文si輸出至輸出單元115。
(計(jì)數(shù)器判斷單元114、計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113、輸出單元115以及密鑰控制單元116)計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷計(jì)數(shù)器i是否是n。
當(dāng)計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷出i≠n時(shí)，計(jì)數(shù)器增長(zhǎng)單元113將計(jì)數(shù)器i增長(zhǎng)1。這之后，重復(fù)上述步驟。
當(dāng)計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷出i＝n時(shí)，輸出單元115將公共密文PC和獨(dú)立密文s1，s2，s3，...，sn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC輸出至發(fā)送/接收單元101。
密鑰控制單元116控制密鑰信息產(chǎn)生單元105c中的組成元件。
(2)發(fā)送/接收單元101發(fā)送/接收單元101從內(nèi)容加密單元103接收加密的內(nèi)容EC，從密鑰信息產(chǎn)生單元105c接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。發(fā)送/接收單元101將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn。
圖13表示從發(fā)送/接收單元101發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn的傳輸信息341的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
如圖所示，傳輸信息341由加密的內(nèi)容EC 342和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC 343組成。加密的內(nèi)容密鑰信息EKC 343由公共密文PC344和n個(gè)獨(dú)立密文351，352，...，353組成。第i個(gè)獨(dú)立密文，即si，是KC xor x(k*KPi)。
3.2.內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn的結(jié)構(gòu)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn具有和內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n類似的結(jié)構(gòu)。
下面解釋內(nèi)容接收設(shè)備200ci的結(jié)構(gòu)，作為內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn的代表示例，重點(diǎn)在于與內(nèi)容接收設(shè)備200i的不同之處。
內(nèi)容接收設(shè)備200ci具有與內(nèi)容接收設(shè)備200i類似的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，內(nèi)容接收設(shè)備200ci包括發(fā)送/接收單元201、秘密密鑰存儲(chǔ)單元202、內(nèi)容解密單元203、密鑰解密單元204c、再現(xiàn)單元205、控制單元206、輸入單元207、監(jiān)視器208、揚(yáng)聲器209和參數(shù)存儲(chǔ)單元210(未示出)。
也就是說(shuō)，內(nèi)容接收設(shè)備200ci與內(nèi)容接收設(shè)備200i的不同之處在于密鑰解密單元204被密鑰解密單元204c取代。
(1)發(fā)送/接收單元201發(fā)送/接收單元201經(jīng)由因特網(wǎng)20從內(nèi)容傳送設(shè)備100c接收加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，并將加密的內(nèi)容EC輸出至內(nèi)容解密單元203，將加密的內(nèi)容密鑰信息EKC輸出至密鑰解密單元204c。
(2)密鑰解密單元204c圖14表示密鑰解密單元204c的結(jié)構(gòu)。如圖所示，密鑰解密單元204c包括標(biāo)量乘法單元212c和內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c。
標(biāo)量乘法單元212c從秘密密鑰存儲(chǔ)單元202讀取秘密密鑰ksi。標(biāo)量乘法單元212c從接收自發(fā)送/接收單元201的加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中抽取公共密文PC。標(biāo)量乘法單元212c還從參數(shù)存儲(chǔ)單元210讀取常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用常數(shù)a、素?cái)?shù)p和秘密密鑰ksi，通過(guò)將PC乘以ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PC標(biāo)量乘法單元212c將點(diǎn)ksi*PC輸出至內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c。
內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c預(yù)先存儲(chǔ)分配給內(nèi)容接收設(shè)備200ci的設(shè)備ID號(hào)“i”。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c讀取設(shè)備ID號(hào)“i”，并利用該設(shè)備ID號(hào)“i”，指定在從發(fā)送/接收單元201接收的加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200ci的獨(dú)立密文si。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中提取si。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c還從標(biāo)量乘法單元212c中接收點(diǎn)ksi*PC。然后內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c利用接收的點(diǎn)ksi*PC，計(jì)算
sixor x(ksi*PC)并設(shè)定計(jì)算結(jié)果為解密的內(nèi)容密鑰KC’KC’＝sixor x(ksi*PC)內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c將解密的內(nèi)容密鑰KC’輸出至內(nèi)容解密單元203。
2.3.內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c的運(yùn)行下面描述內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c的運(yùn)行。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c的運(yùn)行與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的運(yùn)行類似，所以下面重點(diǎn)描述與內(nèi)容傳送系統(tǒng)10的不同之處。
內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c的整體運(yùn)行與圖5所示的相同，所以這里省略了它的解釋。
(1)產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算圖15表示通過(guò)內(nèi)容傳送設(shè)備100c中的密鑰信息產(chǎn)生單元105c，產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算與圖5中步驟S103對(duì)應(yīng)。
計(jì)數(shù)器設(shè)定單元112設(shè)定計(jì)數(shù)器i為1(S301)。
公共加密單元119c產(chǎn)生160比特的隨機(jī)數(shù)k，并計(jì)算公共密文PC＝k*G。公共加密單元119c將公共密文PC輸出至輸出單元115，并將隨機(jī)數(shù)k輸出至獨(dú)立加密單元120c(S302)。
獨(dú)立加密單元120c產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200ci的獨(dú)立密文si，并將獨(dú)立密文si輸出至輸出單元115(S303)。
計(jì)數(shù)器判斷單元114判斷計(jì)數(shù)器i是否是n(S304)。如果i≠n，則計(jì)算器增長(zhǎng)單元113將計(jì)數(shù)器i增加1(S305)。然后運(yùn)算返回步驟S303。
如果i＝n，輸出單元115將公共密文PC和獨(dú)立密文s1，s2，s3，...，sn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC輸出至發(fā)送/接收單元101(S306)。
(2)產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算圖16表示通過(guò)內(nèi)容接收設(shè)備200ci中的密鑰解密單元204c，產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’的運(yùn)算流程圖。該運(yùn)算對(duì)應(yīng)圖5中步驟S105。
標(biāo)量乘法單元212c利用常數(shù)a、素?cái)?shù)p以及秘密密鑰ksi，通過(guò)將公共密文PC乘以秘密密鑰ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PC。標(biāo)量乘法單元212c將點(diǎn)ksi*PC輸出至內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c(S321)。
內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c計(jì)算解密的內(nèi)容密鑰KC’＝sixorx(ksi*PC)，并將解密的內(nèi)容密鑰KC’輸出至內(nèi)容解密單元203(S322)。
3.4.第三實(shí)施例的效果下面分析內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c中加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定橢圓曲線E1的定義域GF(p)是160比特長(zhǎng)，該長(zhǎng)度是橢圓曲線密碼術(shù)中通常推薦的。
公共密文PC是橢圓曲線E1上的點(diǎn)。PC由每個(gè)都是160比特長(zhǎng)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)組成，因此是320比特(＝40字節(jié))。獨(dú)立密文si是160比特(＝20字節(jié))。
假設(shè)n＝1000000。根據(jù)第三實(shí)施例，加密的內(nèi)容密鑰信息EKC的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是40+20×1000000＝20000040字節(jié)(≠20兆字節(jié))。
而根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是80兆字節(jié)。這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，第三實(shí)施例的內(nèi)容傳送系統(tǒng)10c使得加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小到1/4。
3.5.第三實(shí)施例的結(jié)論根據(jù)該實(shí)施例，本發(fā)明可以通過(guò)這樣一種信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該信息傳輸系統(tǒng)包括一個(gè)加密設(shè)備和多個(gè)解密設(shè)備，并保密地傳輸信息。
加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元、公共計(jì)算單元、獨(dú)立計(jì)算單元以及輸出單元。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)明文。公共計(jì)算單元產(chǎn)生公共密文，該密文對(duì)于多個(gè)解密設(shè)備來(lái)說(shuō)是公共的。獨(dú)立計(jì)算單元基于明文，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)獨(dú)立密文。輸出單元輸出公共密文和多個(gè)獨(dú)立密文。
多個(gè)解密設(shè)備中的每一個(gè)都包括獲取單元、抽取單元和解密單元。獲取單元獲取公共密文和多個(gè)獨(dú)立密文。抽取單元從多個(gè)獨(dú)立密文中抽取對(duì)應(yīng)于解密設(shè)備的獨(dú)立密文。解密單元利用公共密文和抽取的獨(dú)立密文，產(chǎn)生解密的文本。
本發(fā)明也可以通過(guò)這樣一種信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該信息傳輸系統(tǒng)包括加密設(shè)備和多個(gè)解密設(shè)備，并利用作為安全性基礎(chǔ)的群上的離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，秘密傳輸信息。
令g是群的基本元素。通過(guò)對(duì)基本元素g應(yīng)用(ks-1)次群運(yùn)算，計(jì)算出多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰，其中ks是解密設(shè)備的秘密密鑰。
加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元、公共計(jì)算單元、獨(dú)立計(jì)算單元和輸出單元，其中獨(dú)立計(jì)算單元包括公共密鑰計(jì)算單元和異或單元。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)明文。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)k，其中該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量。公共計(jì)算單元對(duì)基本元素g應(yīng)用(k-1)次群運(yùn)算，產(chǎn)生公共密文元素。公共密鑰計(jì)算單元對(duì)多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰應(yīng)用(k-1)次群運(yùn)算，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)群運(yùn)算后的公共密鑰元素。異或單元對(duì)明文和多個(gè)群運(yùn)算后的公共密鑰元素中的每一個(gè)執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)獨(dú)立密文。輸出單元輸出公共密文元素和多個(gè)獨(dú)立密文。
多個(gè)解密設(shè)備中的每個(gè)都包括獲取單元、抽取單元、秘密密鑰計(jì)算單元以及異或單元。獲取單元獲取公共密文元素和多個(gè)獨(dú)立密文。抽取單元從多個(gè)獨(dú)立密文中抽取對(duì)應(yīng)于解密設(shè)備的獨(dú)立密文。秘密密鑰計(jì)算單元對(duì)公共密文元素應(yīng)用(ks-1)次群運(yùn)算，其中ks是解密設(shè)備的秘密密鑰。異或單元對(duì)抽取的獨(dú)立密文和群運(yùn)算后的公共密文元素執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生解密的文本。
本發(fā)明也可以由這樣一種信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該信息傳輸系統(tǒng)包括加密設(shè)備和多個(gè)解密設(shè)備，并利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，保密地傳輸信息。
通過(guò)下式定義有限域GF(p)上的橢圓曲線y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)，G是橢圓曲線上的基點(diǎn)。這樣，通過(guò)在橢圓曲線上，將基點(diǎn)G乘以解密設(shè)備的秘密密鑰，計(jì)算出多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰點(diǎn)。
加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元、公共計(jì)算單元、獨(dú)立計(jì)算單元和輸出單元，其中獨(dú)立計(jì)算單元包括公共密鑰計(jì)算單元和異或單元。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)明文。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，其中該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量。公共計(jì)算單元將基點(diǎn)G乘以隨機(jī)數(shù)，以產(chǎn)生公共密文點(diǎn)。公共密鑰計(jì)算單元將多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰點(diǎn)乘以隨機(jī)數(shù)，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)相乘后的公共密鑰點(diǎn)。異或單元對(duì)于明文和多個(gè)相乘后的公共密鑰點(diǎn)中每一個(gè)的x坐標(biāo)執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)獨(dú)立密文。輸出單元輸出公共密文點(diǎn)和多個(gè)獨(dú)立密文。
多個(gè)解密設(shè)備中的每個(gè)都包括獲取單元、抽取單元、秘密密鑰計(jì)算單元和異或單元。獲取單元獲取公共密文點(diǎn)和多個(gè)獨(dú)立密文。抽取單元從多個(gè)獨(dú)立密文中抽取對(duì)應(yīng)于解密設(shè)備的獨(dú)立密文。秘密密鑰計(jì)算單元將公共密文點(diǎn)乘以解密設(shè)備的秘密密鑰。異或單元對(duì)抽取的獨(dú)立密文和相乘后的公共密文點(diǎn)的x坐標(biāo)執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生解密的文本。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，通過(guò)使部分密文成為所有解密設(shè)備公共的，減小了傳輸密文的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。這有益于高實(shí)用性。
4.第一至第三實(shí)施例的結(jié)論如上所述，本發(fā)明可以由這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并將內(nèi)容經(jīng)由通信路徑從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容傳送設(shè)備包括發(fā)送單元，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)；內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容產(chǎn)生單元，用于利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；公共密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中每一個(gè)的公共密鑰；以及加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元，用于利用公共密鑰，對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息。
多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)都包括接收單元，用于從內(nèi)容傳送設(shè)備接收數(shù)據(jù)；秘密密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)內(nèi)容接收設(shè)備的秘密密鑰；加密的內(nèi)容密鑰解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容密鑰；以及加密的內(nèi)容解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容。
加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息，該信息包括在通過(guò)橢圓曲線加密獲得的密文中包含的橢圓曲線點(diǎn)PC的x坐標(biāo)；以及不同于橢圓曲線點(diǎn)PC的密文的剩余部分。加密的內(nèi)容密鑰解密單元計(jì)算橢圓曲線點(diǎn)PC的y坐標(biāo)，其中該橢圓曲線點(diǎn)的x坐標(biāo)包含在加密的內(nèi)容密鑰信息中。
這里，可以利用由y2＝x3+a×x+b定義的橢圓曲線，執(zhí)行橢圓曲線加密其中a和b是整數(shù)。在這種情況下，加密的內(nèi)容密鑰解密單元通過(guò)尋找(PCx)3+a×PCx+b的平方根，計(jì)算橢圓曲線點(diǎn)PC的y坐標(biāo)，其中PCx表示橢圓曲線點(diǎn)PC的x坐標(biāo)。
本發(fā)明還可以通過(guò)這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并經(jīng)由通信路徑將內(nèi)容從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容傳送設(shè)備包括發(fā)送單元，用于將數(shù)據(jù)傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)；內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容產(chǎn)生單元，用于利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；公共密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰；以及加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元，用于利用公共密鑰對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息。
多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)包括接收單元，用于從內(nèi)容傳送設(shè)備接收數(shù)據(jù)；秘密密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)內(nèi)容接收設(shè)備的秘密密鑰；加密的內(nèi)容密鑰解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容密鑰；以及加密的內(nèi)容解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容。
加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生公共密文和多個(gè)獨(dú)立密文作為加密的內(nèi)容密鑰信息，其中該公共密文對(duì)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備是公共的，該多個(gè)獨(dú)立密文分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備。
這里，加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元和加密的內(nèi)容密鑰解密單元可以使用橢圓曲線密碼術(shù)。
這里，公共密文和多個(gè)獨(dú)立密文，每個(gè)都可以是橢圓曲線上的點(diǎn)?；蛘?，公共密文可以是橢圓曲線上的點(diǎn)，多個(gè)獨(dú)立密文中的每一個(gè)可以是橢圓曲線的定義域中的元素。
這里，加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元以及加密的內(nèi)容密鑰解密單元可以使用ElGamal密碼。
本發(fā)明也可以通過(guò)這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)中的內(nèi)容傳送設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并將內(nèi)容經(jīng)由通信路徑從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容傳送設(shè)備包括發(fā)送單元，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)；內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容產(chǎn)生單元，用于利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；公共密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰；以及加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元，用于利用公共密鑰，對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息。
加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息，該信息包括通過(guò)橢圓曲線加密獲得的密文中包含的橢圓曲線點(diǎn)的x坐標(biāo)，以及不同于該橢圓曲線點(diǎn)的密文的剩余部分。
本發(fā)明還可以通過(guò)這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)中的內(nèi)容接收設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并將內(nèi)容經(jīng)由通信路徑從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容接收設(shè)備包括接收單元，用于從內(nèi)容傳送設(shè)備接收數(shù)據(jù)；秘密密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)內(nèi)容接收設(shè)備的秘密密鑰；加密的內(nèi)容密鑰解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容。
加密的內(nèi)容密鑰解密單元計(jì)算橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)，該橢圓曲線點(diǎn)的x坐標(biāo)包含在加密的內(nèi)容密鑰信息中。
本發(fā)明還可以通過(guò)這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)中的內(nèi)容傳送設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并將內(nèi)容經(jīng)由通信路徑從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容傳送設(shè)備包括發(fā)送單元，用于將數(shù)據(jù)傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)；內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容產(chǎn)生單元，用于利用內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；公共密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰；以及加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元，用于利用公共密鑰對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，以產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息。
加密的內(nèi)容密鑰信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生公共密文和多個(gè)獨(dú)立密文作為加密的內(nèi)容密鑰信息，其中該公共密文對(duì)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備是公共的，該多個(gè)獨(dú)立密文分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備。
本發(fā)明還可以通過(guò)這樣一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)中的內(nèi)容接收設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)容傳送系統(tǒng)包括內(nèi)容傳送設(shè)備、通信路徑和多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備，并將內(nèi)容經(jīng)由通信路徑從內(nèi)容傳送設(shè)備傳送至多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備中的每一個(gè)。
內(nèi)容接收設(shè)備包括接收單元，用于從內(nèi)容傳送設(shè)備接收數(shù)據(jù)；秘密密鑰存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)內(nèi)容接收設(shè)備的秘密密鑰；加密的內(nèi)容密鑰解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容密鑰信息進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容密鑰；加密的內(nèi)容解密單元，用于對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以獲得內(nèi)容。
加密的內(nèi)容密鑰解密單元從包含在加密的內(nèi)容密鑰信息中的公共密文和獨(dú)立密文中獲得內(nèi)容密鑰。這里，公共密文對(duì)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備是公共的，且獨(dú)立密文對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，通過(guò)省略密文中包含的橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)，或者使部分密文對(duì)于多個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備是公共的，使得加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減小。這對(duì)高實(shí)用性作出了貢獻(xiàn)。
5.變形本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述第一至第三實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是很明顯，本發(fā)明并不限制于此。下面給出示例變形。
(1)第一實(shí)施例描述的情況是通過(guò)內(nèi)容傳送設(shè)備100中的密鑰信息產(chǎn)生單元105中的密鑰加密單元111產(chǎn)生的加密的內(nèi)容密鑰EKCi由x(PCi)(點(diǎn)PCi的x坐標(biāo))和點(diǎn)Ci組成?；蛘撸用艿膬?nèi)容密鑰EKCi由點(diǎn)PCi和x(Ci)(點(diǎn)Ci的x坐標(biāo))組成。
在這種情況下，密鑰加密單元111以下述方式產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi。
(a)產(chǎn)生160比特的隨機(jī)數(shù)ki。
(b)從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)ki、基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，計(jì)算ki*G橢圓曲線點(diǎn)乘如前所述。
(c)從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，并利用隨機(jī)數(shù)ki、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，計(jì)算ki*KPi(d)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用前述的轉(zhuǎn)換函數(shù)f，將內(nèi)容密鑰KC轉(zhuǎn)換為橢圓曲線E1上的點(diǎn)P_KC＝f(KC)。
(e)計(jì)算Ci＝P_KC+ki*KPi(f)判斷y(Ci)(點(diǎn)Ci的y坐標(biāo))是否滿足y(Ci)＜(p-1)/2如果y(Ci)＜(p-1)/2，設(shè)定PCi＝ki*G。如果y(Ci)≥(p-1)/2，設(shè)定PCi＝-ki*G。
(g)將x(Ci)(點(diǎn)Ci的x坐標(biāo))和點(diǎn)PCi作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出至輸出單元115。
在內(nèi)容接收設(shè)備200i中，密鑰解密單元204中的平方根計(jì)算單元211對(duì)于包含在加密的內(nèi)容密鑰EKCi中的x(Ci)，計(jì)算x(Ci)3+a×x(Ci)+b的兩個(gè)平方根rt。平方根計(jì)算單元211從兩個(gè)平方根rt中選擇滿足rt＜(p-1)/2的平方根rt。然后平方根計(jì)算單元211產(chǎn)生Ci’＝x(x(Ci)，rt)。
這之后，標(biāo)量乘法單元212通過(guò)將PCi乘以ksi，計(jì)算點(diǎn)ksi*PCi然后，內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213計(jì)算P_KC’＝Ci’-ksi*PCi然后內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213將P_KC’轉(zhuǎn)換為整數(shù)，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’＝f-1(P_KC’)。
這樣的解密的內(nèi)容密鑰KC’預(yù)期等于內(nèi)容密鑰KC。
(2)第三實(shí)施例描述的情況是獨(dú)立加密單元120c產(chǎn)生獨(dú)立密文si＝KC xor x(k*KPi)，其中該獨(dú)立密文是標(biāo)量?；蛘?，獨(dú)立加密單元120c可以產(chǎn)生獨(dú)立密文Ci，其中該密文是橢圓曲線E1上的點(diǎn)，和第一實(shí)施例中一樣。
(3)第一至第三實(shí)施例描述的情況是使用定義在GF(p)上的橢圓曲線E1，或者可以使用定義在GF(pm)，例如GF(2m)，上的橢圓曲線E2。
令橢圓曲線E2由下式定義y2+xy＝x3+a×x2+b而且，橢圓曲線E2上的點(diǎn)P(x，y)的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)用-P(x，x+y)表示，GF(2m)的生成多項(xiàng)式用根為α的f(x)表示。
這種情況是，內(nèi)容傳送設(shè)備100中的密鑰信息產(chǎn)生單元105以下述方式作為示例，產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。
密鑰加密單元111如下所述產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰EKCi。
(a)產(chǎn)生160比特的隨機(jī)數(shù)ki。
(b)從參數(shù)存儲(chǔ)單元117讀取基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)ki、基點(diǎn)G、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，計(jì)算PCi＝ki*G(c)從公共密鑰存儲(chǔ)單元104讀取公共密鑰KPi，并利用隨機(jī)數(shù)ki、公共密鑰KPi、常數(shù)a和素?cái)?shù)p，計(jì)算ki*KPi
(d)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用轉(zhuǎn)換函數(shù)f，將內(nèi)容密鑰KC轉(zhuǎn)換為橢圓曲線E2上的點(diǎn)P_KC＝f(KC)。
(e)計(jì)算P_KC+ki*KPi(f)尋找s，其中該s是x(PCi)(PCi的x坐標(biāo))的α多項(xiàng)式中，系數(shù)不是0而是1的項(xiàng)中α的最低次數(shù)。
例如，當(dāng)x(PCi)＝α6+α5＝α3，則s＝3，這是因?yàn)轫?xiàng)α3具有非零系數(shù)和最低次數(shù)。
(g)如果y(PCi)(PCi的y坐標(biāo))的α多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)等于x(PCi)的α多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)，那么設(shè)定Ci＝P_KC+ki*KPi另一方面，如果y(PCi)的α多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)不等于x(PCi)的α多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)，那么設(shè)定Ci＝-(P_KC+ki*KPi)(h)將x(PCi)(點(diǎn)PCi的x坐標(biāo))和點(diǎn)Ci作為加密的內(nèi)容密鑰EKCi輸出至輸出單元115。
輸出單元115將加密的內(nèi)容密鑰EKC1，EKC2，EKC3，...，EKCn作為加密的內(nèi)容密鑰信息EKC輸出至發(fā)送/接收單元101。
發(fā)送/接收單元101將加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備2001，2002，...，200n。
內(nèi)容接收設(shè)備200i經(jīng)由因特網(wǎng)20從內(nèi)容傳送設(shè)備100接收加密的內(nèi)容EC和加密的內(nèi)容密鑰信息EKC。
在內(nèi)容接收設(shè)備200i中，密鑰解密單元204預(yù)先存儲(chǔ)分配給內(nèi)容接收設(shè)備200i的設(shè)備ID號(hào)“i”。
密鑰解密單元204從發(fā)送/接收單元201接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，并讀取設(shè)備ID號(hào)“i”。如前所述，密鑰解密單元204利用設(shè)備ID號(hào)“i”，指定在加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200i的加密的內(nèi)容密鑰EKCi。密鑰解密單元204從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中抽取加密的內(nèi)容密鑰EKCi，還從加密的內(nèi)容密鑰EKCi中抽取x(PCi)(點(diǎn)PCi的x坐標(biāo))和點(diǎn)Ci。
密鑰解密單元204尋找x(PCi)的α多項(xiàng)式中系數(shù)不是0而是1的項(xiàng)中α的最低次數(shù)s。然后密鑰解密單元204計(jì)算y2+x(PCi)y＝x(PCi)3+a×x(PCi)2+b以獲得兩個(gè)解y’i-1和y’i-2。密鑰解密單元204從兩個(gè)解y’i-1和y’i-2中選擇一個(gè)解，該解的α多項(xiàng)式包含的項(xiàng)αs的系數(shù)與x(PCi)的α多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)相等。因此，選擇解y(PCi)’。
接下來(lái)，密鑰解密單元204利用選擇的y(PCi)’和抽取的x(PCi)，設(shè)定PCi’＝(x(PCi)，y(PCi)’)然后密鑰解密單元204計(jì)算P_KC’＝Ci-ksi*PCi’并將P_KC’轉(zhuǎn)換成整數(shù)，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰KC’＝f-1(P_KC’)。
內(nèi)容解密單元203利用這樣的解密的內(nèi)容密鑰KC’，對(duì)加密的內(nèi)容EC進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容C’。
上述改進(jìn)還可以再如下改進(jìn)。
上述改進(jìn)描述的情況是s是系數(shù)不是0而是1的項(xiàng)中α的最低次數(shù)。或者，s可以是系數(shù)不是0而是1的項(xiàng)中α的最高次數(shù)。
并且，上述改進(jìn)描述的示例是從兩個(gè)解y’i-1和y’i-2中選擇一個(gè)解，該解的α多項(xiàng)式包含的項(xiàng)αs的系數(shù)與x(PCi)的α多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)相等?；蛘?，可以從兩個(gè)解y’i-1和y’i-2中選擇一個(gè)解，該解的α多項(xiàng)式包含的項(xiàng)αs的系數(shù)與x(PCi)的α多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)不相等。
(4)第三實(shí)施例描述的情況是使用橢圓曲線上的ElGamal，或者可以使用有限域上的ElGamal。
下面給出使用有限域ElGamal的示例。
令p是素?cái)?shù)，g是有限域GF(p)上的基本元素(g∈GP(p))，且q是基本元素g的階數(shù)(其中g(shù)q＝l mod p)。
并且，ksi表示內(nèi)容接收設(shè)備200ci的秘密密鑰，kpi表示內(nèi)容接收設(shè)備200ci的公共密鑰(kpi＝gksimod p)。
這里，ab表示將a增加至指數(shù)b的求冪運(yùn)算。
內(nèi)容接收設(shè)備200ci存儲(chǔ)秘密密鑰ksi、素?cái)?shù)p、基本元素g以及基本元素g的階數(shù)q。內(nèi)容傳送設(shè)備100c存儲(chǔ)公共密鑰kp1，kp2，...，kpn、素?cái)?shù)p、基本元素g、以及基本元素g的階數(shù)q。
在內(nèi)容傳送設(shè)備100c中，公共加密單元119c產(chǎn)生160比特的隨機(jī)數(shù)k。公共加密單元119c也讀取基本元素g和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)k、基本元素g和素?cái)?shù)p，計(jì)算公共密文pc＝gkmod p公共加密單元119c輸出公共密文pc至輸出單元115，并輸出隨機(jī)數(shù)k至獨(dú)立加密單元120c。
如下所述，獨(dú)立加密單元120c產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200ci的獨(dú)立密文ci。
(a)從公共加密單元119c接收隨機(jī)數(shù)k。
(b)讀取公共密鑰kpi和素?cái)?shù)p，并利用隨機(jī)數(shù)k、公共密鑰kpi和素?cái)?shù)p計(jì)算kpikmod p(c)從內(nèi)容密鑰產(chǎn)生單元102接收內(nèi)容密鑰KC，并利用接收的內(nèi)容密鑰KC計(jì)算獨(dú)立密文ci＝KC xor(kpikmod p)這樣，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn的獨(dú)立密文c1，c2，...，cn。
發(fā)送單元101經(jīng)由因特網(wǎng)20發(fā)送加密的內(nèi)容密鑰信息EKC至每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備200c1，200c2，...，200cn，其中該內(nèi)容密鑰信息EKC由公共密文pc和獨(dú)立密文c1，c2，...，cn組成。
內(nèi)容接收設(shè)備200ci從內(nèi)容傳送設(shè)備100c接收加密的內(nèi)容密鑰信息EKC，其中該內(nèi)容密鑰信息EKC由公共密文pc和獨(dú)立密文ci，c2，...，cn組成。
在內(nèi)容接收設(shè)備200ci中，密鑰解密單元204c包括標(biāo)量乘法單元212c和內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c，如圖14所示。
標(biāo)量乘法單元212c讀取秘密密鑰ksi和素?cái)?shù)p。標(biāo)量乘法單元212c也從發(fā)送/接收單元201接收的加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中抽取公共密文pc。標(biāo)量乘法單元212c利用素?cái)?shù)p和秘密密鑰ksi計(jì)算pcksimod p標(biāo)量乘法單元212c將pcksimod p輸出至內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c。
內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c預(yù)先存儲(chǔ)分配給內(nèi)容接收設(shè)備200ci的設(shè)備ID號(hào)“i”。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c讀取設(shè)備ID號(hào)“i”。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c利用設(shè)備ID號(hào)“i”指定在從發(fā)送/接收單元201接收的加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中對(duì)應(yīng)于內(nèi)容接收設(shè)備200ci的獨(dú)立密文ci。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c從加密的內(nèi)容密鑰信息EKC中抽取ci。內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c也從標(biāo)量乘法單元212c接收pcksimod p，并利用接收的pcksimod p計(jì)算cixor(pcksimod p)內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c將計(jì)算結(jié)果設(shè)定為解密的內(nèi)容密鑰KC’KC’＝cixor(pcksimod p)內(nèi)容密鑰計(jì)算單元213c將解密的內(nèi)容密鑰KC’輸出至內(nèi)容解密單元203。
根據(jù)該改進(jìn)，本發(fā)明可以由這樣一種信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括加密設(shè)備和多個(gè)解密設(shè)備，并利用作為安全性基礎(chǔ)的有限域離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，秘密傳輸信息。
令p是素?cái)?shù)，g是有限域GF(p)上的基本元素(g∈GP(p))，且q是基本元素g的階數(shù)(其中g(shù)q＝1 mod p)。
這樣，多個(gè)解密設(shè)備中每一個(gè)的公共密鑰kp都可以利用解密設(shè)備的秘密密鑰ks，通過(guò)kp＝gksmod p計(jì)算出來(lái)。
加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元、公共計(jì)算單元、獨(dú)立計(jì)算單元以及輸出單元，其中獨(dú)立計(jì)算單元包括公共密鑰計(jì)算單元和異或單元。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)明文。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)k。公共計(jì)算單元利用基本元素g和隨機(jī)數(shù)k，產(chǎn)生公共密文元素pcpc＝gkmod p公共密鑰計(jì)算單元利用多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)的公共密鑰kp和隨機(jī)數(shù)k，計(jì)算取冪的公共密鑰元素kpkmod p異或單元對(duì)明文和為多個(gè)解密設(shè)備中每個(gè)計(jì)算出的取冪的公共密鑰元素，執(zhí)行異或運(yùn)算，以獲得對(duì)應(yīng)于多個(gè)解密設(shè)備的多個(gè)獨(dú)立密文。輸出單元輸出公共密文元素pc和多個(gè)獨(dú)立密文。
多個(gè)解密設(shè)備中的每個(gè)包括獲取單元、抽取單元、秘密密鑰計(jì)算單元以及異或單元。獲取單元獲取公共密文元素pc和多個(gè)獨(dú)立密文。抽取單元從多個(gè)獨(dú)立密文中抽取對(duì)應(yīng)于解密設(shè)備的獨(dú)立密文。秘密密鑰計(jì)算單元利用公共密文元素pc和解密設(shè)備的秘密密鑰ks，計(jì)算取冪的公共密文元素pcksmod p異或單元對(duì)抽取的獨(dú)立密文和取冪的公共密文元素執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生解密的文本。
(5)第一至第三實(shí)施例可以自由組合。
(6)第一至第三實(shí)施例描述的情況是分配給每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備一對(duì)秘密密鑰和公共密鑰，但是本發(fā)明并不限于此。
例如，可以根據(jù)類型，諸如作者、制片人或者體裁，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行分組，使得每組被分配有一對(duì)秘密密鑰和公共密鑰。
并且，可以為每個(gè)獨(dú)立的用戶分配一對(duì)秘密密鑰和公共密鑰。
另外，可以為每組用戶分配一對(duì)秘密密鑰和公共密鑰。
(7)第一至第三實(shí)施例描述的情況是內(nèi)容傳送設(shè)備經(jīng)由因特網(wǎng)分發(fā)加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息，但是內(nèi)容傳送設(shè)備可以分發(fā)存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如DVD或者存儲(chǔ)器卡，其中加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)介質(zhì)上。在這種情況下，每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息，并對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密。
或者，內(nèi)容傳送設(shè)備可以通過(guò)數(shù)字廣播，來(lái)廣播加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息。在這種情況下，每個(gè)內(nèi)容接收設(shè)備接收承載著加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息的廣播波，并從廣播波中抽取加密的內(nèi)容和加密的內(nèi)容密鑰信息，以及對(duì)加密的內(nèi)容進(jìn)行解密。
(8)第一至第三實(shí)施例和改進(jìn)描述的情況是使用橢圓曲線ElGamal或者有限域ElGamal，對(duì)內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，但是本發(fā)明并不限于此。橢圓曲線ElGamal或有限域ElGamal可以同等地用于對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密。
(9)第一至第三實(shí)施例描述了對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密的示例，但這并不限制本發(fā)明。
本發(fā)明可以應(yīng)用于任意類型的秘密通信，在不向第三方暴露通信內(nèi)容的情況下安全地進(jìn)行信息通信。例如，本發(fā)明適用于e-mail發(fā)送/接收系統(tǒng)、用于商業(yè)交易的秘密通信系統(tǒng)、專利應(yīng)用申請(qǐng)系統(tǒng)、以及金融機(jī)構(gòu)的支付系統(tǒng)。
(10)本發(fā)明也適用于上述方法。該方法可以通過(guò)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序?qū)崿F(xiàn)。這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序可以作為數(shù)字信號(hào)分發(fā)。
本發(fā)明可以通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如軟盤(pán)、硬盤(pán)、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(藍(lán)光盤(pán))或者半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)，上述的計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)記錄在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。相反，本發(fā)明也可以通過(guò)記錄在這樣的存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)經(jīng)由諸如電子通信網(wǎng)、有線或無(wú)線通信網(wǎng)或因特網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，或經(jīng)由數(shù)據(jù)廣播發(fā)送。
本發(fā)明也可以通過(guò)包括微處理器和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，計(jì)算可讀程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，且微處理器根據(jù)該計(jì)算機(jī)可讀程序運(yùn)行。
可以通過(guò)分發(fā)記錄有計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)，或者通過(guò)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)，將計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)提供給獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然后該獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序或數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
(11)第一至第三實(shí)施例和改進(jìn)可以自由組合。
如上所述，本發(fā)明可以通過(guò)省略每個(gè)加密的內(nèi)容密鑰中密文的橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)，或者通過(guò)使部分密文對(duì)于所有內(nèi)容接收設(shè)備來(lái)說(shuō)是公共的，來(lái)減小加密的內(nèi)容密鑰信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的設(shè)備可以重復(fù)以及連續(xù)地用于任何工業(yè)，該工業(yè)在不向第三方暴露信息的情況下安全可靠地處理信息。同時(shí)，本發(fā)明的設(shè)備可以在電氣產(chǎn)品的制造工業(yè)中重復(fù)和連續(xù)地制造和銷售。
權(quán)利要求
1.一種信息傳輸系統(tǒng)，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題來(lái)保密地傳輸信息，所述信息傳輸系統(tǒng)包括加密設(shè)備和解密設(shè)備，所述加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)明文；加密單元，用于對(duì)所述明文執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)所述橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及輸出單元，用于輸出所述密文，以及所述解密設(shè)備包括獲取單元，用于獲取所述密文；以及解密單元，用于利用所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算所述橢圓曲線上所述加密點(diǎn)的y坐標(biāo)，以及利用所述加密點(diǎn)和所述獲取的密文中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的文本。
2.一種加密設(shè)備，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)明文進(jìn)行加密，所述加密設(shè)備包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述明文；加密單元，用于對(duì)所述明文執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)所述橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及輸出單元，用于輸出所述密文。
3.如權(quán)利要求2所述的加密設(shè)備，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的所述明文是標(biāo)量；以及所述加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第一計(jì)算單元，用于將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)；第二計(jì)算單元，用于將所述橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)；轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)所述明文應(yīng)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生所述橢圓曲線上的明文點(diǎn)，其中所述轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將標(biāo)量轉(zhuǎn)換為所述橢圓曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；第三計(jì)算單元，用于通過(guò)所述明文點(diǎn)和所述相乘后的公共密鑰點(diǎn)相加，計(jì)算求和點(diǎn)；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生所述密文，該密文包括所述求和點(diǎn)和所述相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)，其中該相乘后的基點(diǎn)是所述加密點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的加密設(shè)備，其中所述第三計(jì)算單元判斷是否滿足預(yù)定的條件，來(lái)設(shè)定所述求和點(diǎn)，如果所述判斷是肯定的，則將所述明文點(diǎn)和所述相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和設(shè)定為所述求和點(diǎn)，以及如果所述判斷是否定的，則將與所述明文點(diǎn)和所述相乘后的公共密鑰點(diǎn)的和的對(duì)應(yīng)負(fù)點(diǎn)設(shè)定所述求和點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的加密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；以及所述第三計(jì)算單元判斷所述相乘后的基點(diǎn)的y坐標(biāo)是否小于(p-1)/2，作為所述預(yù)定的條件。
6.如權(quán)利要求4所述的加密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(2m)上y2+xy＝x3+ax2+b其中m是自然數(shù)，且由根為α的f(x)表示GF(2m)上的生成多項(xiàng)式；以及作為所述預(yù)定條件的是所述第三計(jì)算單元判斷所述相乘后的基點(diǎn)的y坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)是否等于所述相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中項(xiàng)αs的系數(shù)，其中s表示所述相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的非零系數(shù)項(xiàng)中的最低次數(shù)。
7.如權(quán)利要求2所述的加密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的所述明文是標(biāo)量；以及所述加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第二計(jì)算單元，用于將所述橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)；轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)所述明文應(yīng)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生所述橢圓曲線上的明文點(diǎn)，其中所述轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將標(biāo)量轉(zhuǎn)換為所述橢圓曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；第三計(jì)算單元，用于將所述明文點(diǎn)和所述相乘后的公共密鑰點(diǎn)相加，以獲得求和點(diǎn)；第一計(jì)算單元，用于判斷所述求和點(diǎn)的y坐標(biāo)是否小于(p-1)/2，以及如果所述判斷是肯定的，則將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)，以及如果所述判斷是否定的，則將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)的對(duì)應(yīng)負(fù)數(shù)；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生所述密文，該密文包括相乘后的基點(diǎn)以及所述求和點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述求和點(diǎn)是所述加密點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求2所述的加密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的所述明文是標(biāo)量；以及所述加密單元包括隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)是標(biāo)量；第一計(jì)算單元，用于將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)；第二計(jì)算單元，用于將所述橢圓曲線上的公共密鑰點(diǎn)乘以所述隨機(jī)數(shù)；第三計(jì)算單元，用于對(duì)所述明文和所述相乘后的公共密鑰點(diǎn)的x坐標(biāo)執(zhí)行異或運(yùn)算；以及產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生所述密文，該密文包括作為所述異或運(yùn)算結(jié)果所獲得的異或值以及所述相乘后的基點(diǎn)的x坐標(biāo)，該相乘后的基點(diǎn)是所述加密點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求2所述的加密設(shè)備，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的所述明文是內(nèi)容密鑰；所述加密單元通過(guò)對(duì)所述內(nèi)容密鑰進(jìn)行加密，產(chǎn)生所述密文；以及所述加密設(shè)備還包括內(nèi)容加密單元，用于利用所述內(nèi)容密鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密；以及內(nèi)容輸出單元，用于輸出所述加密的內(nèi)容。
10.一種解密設(shè)備，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)密文進(jìn)行解密，所述解密設(shè)備包括獲取單元，用于獲取所述密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)對(duì)明文執(zhí)行橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及解密單元，用于利用所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算所述橢圓曲線上所述加密點(diǎn)的y坐標(biāo)，以及利用所述加密點(diǎn)和所述獲取的密文中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的文本。
11.如權(quán)利要求10所述的解密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；所述獲取單元從如權(quán)利要求5所述的加密設(shè)備中獲取所述密文；以及所述解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，從所述兩個(gè)解y中選擇小于(p-1)/2的一個(gè)解，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，所述第一解密點(diǎn)由所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)以及所述選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將所述第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，其中所述秘密密鑰是標(biāo)量，所述公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述秘密密鑰產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于從所述獲取的密文中包含的所述求和點(diǎn)中減去所述第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為所述減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生所述解密的文本，其中所述逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將所述橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
12.如權(quán)利要求10所述的解密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(2m)上y2+xy＝x3+ax2+b其中m是自然數(shù)，且GF(2m)中的生成多項(xiàng)式用根為α的f(x)表示；所述獲取單元從如權(quán)利要求6所述的加密設(shè)備中獲取所述密文；以及所述解密單元包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的非零系數(shù)項(xiàng)中的最低次數(shù)s；求解單元，用于將所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)代入所述式y(tǒng)2+xy＝x3+ax2+b中，以得到兩個(gè)解y，從所述兩個(gè)解y中選擇一個(gè)解y，該解的α生成多項(xiàng)式包括的項(xiàng)αs的系數(shù)與所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)的α生成多項(xiàng)式中的項(xiàng)αs的系數(shù)相等，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，所述第一解密點(diǎn)由所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)和所述選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將所述第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，所述公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述秘密密鑰產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于從所述獲取的密文中包含的所述求和點(diǎn)減去所述第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為所述減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生所述解密的文本，其中所述逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將所述橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
13.如權(quán)利要求10所述的解密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；所述獲取單元從如權(quán)利要求7所述的加密設(shè)備中獲取所述密文；以及所述解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，從所述兩個(gè)解y中選擇小于(p-1)/2的一個(gè)解，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，所述第一解密點(diǎn)由所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將所述獲取的密文中包含的相乘后的基點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，所述公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將所述橢圓曲線上的所述基點(diǎn)乘以所述秘密密鑰產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于從所述第一解密點(diǎn)中減去所述第二解密點(diǎn)，并對(duì)作為所述減法結(jié)果所獲得的點(diǎn)應(yīng)用逆轉(zhuǎn)換函數(shù)，以產(chǎn)生所述解密的文本，其中所述逆轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將所述橢圓曲線上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的標(biāo)量。
14.如權(quán)利要求10所述的解密設(shè)備，其中所述橢圓曲線通過(guò)下式定義在有限域GF(p)上y2＝x3+a×x+b其中p是素?cái)?shù)；所述獲取單元從如權(quán)利要求8所述的加密設(shè)備中獲取所述密文；以及所述解密單元包括平方根計(jì)算單元，用于將所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)代入式y(tǒng)2＝x3+a×x+b中，以得到兩個(gè)解y，從所述兩個(gè)解y中選擇小于(p-1)/2的一個(gè)解，并產(chǎn)生第一解密點(diǎn)，所述第一解密點(diǎn)由所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)和選擇作為y坐標(biāo)的解y組成；標(biāo)量乘法單元，用于將所述第一解密點(diǎn)乘以秘密密鑰，以產(chǎn)生第二解密點(diǎn)，該秘密密鑰是標(biāo)量，所述公共密鑰點(diǎn)是通過(guò)將所述橢圓曲線上的基點(diǎn)乘以所述秘密密鑰產(chǎn)生的；以及解密的文本計(jì)算單元，用于對(duì)所述獲取的密文中包含的異或值和所述第二解密點(diǎn)的x坐標(biāo)執(zhí)行異或運(yùn)算，以產(chǎn)生所述解密的文本。
15.如權(quán)利要求10所述的解密設(shè)備，其中所述獲取單元從如權(quán)利要求9所述的加密設(shè)備中獲取所述密文和所述加密的內(nèi)容；所述解密單元對(duì)所述密文進(jìn)行解密，以產(chǎn)生所述解密的文本，該解密的文本是解密的內(nèi)容密鑰；以及所述解密設(shè)備還包括內(nèi)容解密單元，用于利用所述解密的內(nèi)容密鑰，對(duì)所述加密的內(nèi)容進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容；以及內(nèi)容再現(xiàn)單元，用于再現(xiàn)所述解密的內(nèi)容。
16.一種在加密設(shè)備中使用的加密方法，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)明文進(jìn)行加密，包括加密步驟，對(duì)所述明文執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)所述橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及輸出步驟，輸出所述密文。
17.一種在加密設(shè)備中使用的計(jì)算機(jī)可讀程序，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)明文進(jìn)行加密，所述程序包括用于執(zhí)行以下步驟的代碼加密步驟，對(duì)所述明文執(zhí)行橢圓曲線加密，并產(chǎn)生密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)所述橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及輸出步驟，輸出所述密文。
18.如權(quán)利要求17所述的程序，記錄在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。
19.一種解密設(shè)備中使用的解密方法，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)密文進(jìn)行解密，所述方法包括獲取步驟，獲取所述密文，該密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)對(duì)明文執(zhí)行橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及解密步驟，利用所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算所述橢圓曲線上的所述加密點(diǎn)的y坐標(biāo)，以及利用所述加密點(diǎn)和所述獲取的密文中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的文本。
20.一種在解密設(shè)備中使用的計(jì)算機(jī)可讀程序，利用作為安全性基礎(chǔ)的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題對(duì)密文進(jìn)行解密，所述程序包括用于執(zhí)行以下步驟的代碼獲取步驟，獲取所述密文，所述密文包括橢圓曲線上加密點(diǎn)的x坐標(biāo)，所述加密點(diǎn)是通過(guò)對(duì)明文執(zhí)行橢圓曲線加密產(chǎn)生的；以及解密步驟，利用所述獲取的密文中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算所述橢圓曲線上的所述加密點(diǎn)的y坐標(biāo)，并利用所述加密點(diǎn)和所述獲取的密文中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的文本。
21.如權(quán)利要求20所述的程序，記錄在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。
全文摘要
提供一種內(nèi)容傳送系統(tǒng)，使得利用ElGamal密碼時(shí)，能夠減小密文的長(zhǎng)度。內(nèi)容傳送設(shè)備對(duì)內(nèi)容密鑰執(zhí)行橢圓曲線加密，產(chǎn)生加密的內(nèi)容密鑰，該加密的內(nèi)容密鑰包括通過(guò)橢圓曲線加密獲得的橢圓曲線點(diǎn)的x坐標(biāo)，并輸出該加密的內(nèi)容密鑰。內(nèi)容接收設(shè)備接收該加密的內(nèi)容密鑰，并利用該加密的內(nèi)容密鑰中包含的x坐標(biāo)，計(jì)算該橢圓曲線點(diǎn)的y坐標(biāo)。然后該內(nèi)容接收設(shè)備利用該橢圓曲線點(diǎn)和該加密的內(nèi)容密鑰中包含的其他信息，執(zhí)行橢圓曲線解密，以產(chǎn)生解密的內(nèi)容密鑰。
文檔編號(hào)H04L9/28GK1890916SQ200480035869
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者布田裕一, 大森基司 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社