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申请/专利权人：西安电子科技大学

摘要：本发明公开了一种基于位置和口令的双因子认证密钥交换协议，主要解决现有技术用户位置隐私安全性差，且不能同时完成位置认证和口令认证的问题。其实现方案包括三个阶段：初始化阶段完成对整个协议所用参数的设定；注册阶段完成服务器对用户身份和口令信息的注册；登录阶段完成服务器与用户交互：服务器确认已注册用户并生成位置策略参数；用户验证位置信息并生成用户认证信息；服务器验证用户信息并生成会话密钥；用户验证服务器信息并生成会话密钥及确认消息；服务器验证确认消息建立会话密钥。本发明通过基于位置策略的方式验证用户位置，提高了用户位置隐私安全性，且能实现对用户身份和位置信息的同时认证，可用于基于位置服务场景下的安全通信认证。

主权项：1.一种基于位置和口令的双因子认证密钥交换协议，其特征在于，包括如下步骤：1初始化阶段：设用户和服务器的公共参数CRS＝{q,G,g,H,MAC,Zq*}，其中q为大素数，G表示q阶循环群，g为q的本原根，H为哈希函数，MAC为消息认证码，Zq*为q阶整数群；设服务器的公私钥对为gks、ks；2注册阶段：2a用户发送自己的身份IDU、口令PWU给服务器；2b服务器计算PWU的哈希值HPWU，并存储IDU,HPWU，删除PWU；3登录阶段：3a用户发送身份IDU及口令的哈希值Wu给服务器；3b服务器根据IDU查找数据库，并验证Wu＝HPWU是否成立：若成立，确认为已注册用户，执行步骤3c；否则，拒绝登录；3c服务器随机选取两个整数xs1,ys1∈Zq*构建圆Cs1的圆心坐标xs1,ys1，并根据服务器选定可访问服务器位置的坐标xs,ys计算圆Cs1的半径Rs1，生成圆Cs1的方程和圆Cs1对应的圆向量并将其选定的坐标xs,ys作为位置策略P；3d服务器在圆Cs1的圆心xs1,ys1到位置策略P连线的延长线上随机选取一点xs2,ys2作为圆Cs2的圆心坐标，构造圆Cs2与圆Cs1相切，将位置策略P位于圆Cs2与圆Cs1的切点上，计算圆Cs2的半径Rs2，并生成圆Cs2的方程和圆Cs2对应的圆向量3e根据步骤3c和步骤3d的结果将位置策略P表示为P＝{Cs1∩Cs2}，产生位置策略对应的圆向量集合服务器再随机选取两个整数r,h∈Zq*，计算服务器的认证参数cp＝grh，生成哈希值Hcp，并计算位置策略参数PP；3f服务器将哈希值Hcp和计算的位置策略参数PP发送给用户；3g用户利用自己的位置坐标Pu＝xu,yu生成用户的位置向量3h用户利用位置策略参数PP和自己的位置向量计算确认用户位置的参数Q；3i用户根据确认用户位置的参数Q生成哈希值HQ，并将其与服务器传来的哈希值Hcp进行比较：若HQ＝Hcp成立，则用户位置Pu＝xu,yu满足位置策略P，执行步骤3j；否则，位置认证失败，用户登录失败；3j用户随机选取整数a∈Zq*，计算用户的认证参数hu＝ga、用户的密钥Tu＝ag、位置认证密钥lu＝Qa、用户与服务器的共享密钥K＝Ha·gks||Tu||gks，并结合口令的哈希值Wu计算用户的认证信息Authu＝HK||Wu||lu，再将hu、Tu、Authu发送给服务器；3k服务器计算其与用户的共享密钥K＝Hks·Tu||Tu||gks，并验证用户的认证信息：若Authu＝HK||Wu||hurh不成立，则拒绝登录；否则，服务器随机选取整数b,rs∈Zq*，计算服务器的密钥Ts＝bg，并利用共享密钥K及消息认证码MAC计算服务器的认证信息Auths＝MACKTu||Ts||gks||rs，及用户与服务器的会话密钥skUS＝HK||Wu||bTu||IDU||IDS||Tu||Ts||gks，其中IDS是服务器身份；3l服务器发送IDS、Ts、rs、Auths给用户；3m用户验证Auths＝MACKTu||Ts||gks||rs是否成立：若不成立，则拒绝该条消息，请求服务器重新发送认证信息；否则，用户计算会话密钥skUS及确认消息σU，并发送确认消息σU给服务器：skUS＝HK||Wu||aTs||IDU||IDS||Tu||Ts||gks，σU＝HK||Wu||aTs||IDU||IDS；3n服务器验证σU＝HK||Wu||bTu||IDU||IDS是否成立：若成立，则建立会话密钥skUS＝HK||Wu||bTu||IDU||IDS||Tu||Ts||gks，完成登录；否则，拒绝登录。

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百度查询： 西安电子科技大学 一种基于位置和口令的双因子认证密钥交换协议