一种双向认证的方法
专利汇可以提供一种双向认证的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种双向认证的方法，适用于交互式网络电视的数字 版权 管理领域，用户终端注册到认证 服务器 ；用户终端与认证服务器之间进行密钥协商；用户终端与认证服务器之间进行双向认证；用户终端获取用于内容播放的 许可 证书。采用了本发明的技术方案，可以利用ECC加密效率高，密文长度短的优势，在IPTVDRM的服务器和客户端之间建立双向认证；在双向认证之前采用了密钥协商协议得到会话密钥，然后通过证书双向认证双方的身份，而且防止证书在传输过程被篡改攻击；采用证书的双向认证使得认证有效同时加解密效率比RSA双向认证效率高，并且让双方可以明文获取对方的信息确认对方同时不会 泄漏 明文信息。，下面是一种双向认证的方法专利的具体信息内容。
1、一种双向认证的方法，适用于交互式网络电视的数字版权管理领域， 其特征在于，包括以下步骤：
A、用户终端注册到认证服务器；
B、所述用户终端与所述认证服务器之间进行密钥协商；
C、所述用户终端与所述认证服务器之间进行双向认证；
D、所述用户终端获取用于内容播放的许可证书。
2、根据权利要求1所述的一种双向认证的方法，其特征在于，步骤A进 一步包括以下步骤：
A1、用户终端选择有限域Fq上的一条椭圆曲线E(Fq)，在椭圆曲线E(Fq) 上选一基点P，P的阶数为n，用户终端生成随机数du作为用户终端的私钥和 随机数Qu作为用户终端的公钥，发送包括Qu、P和E(Fq)的消息给认证服务器， 其中n为一个不少于160比特的素数，du∈[1，n-1]，Qu＝duP；
A2、认证服务器生成随机数ds作为认证服务器的私钥和临时会话密钥 RKey，获得认证服务器的公钥Qs和共享密钥Ksu，将临时会话密钥RKey用密钥 Ksu对称加密后为EKey，发送包括Qs和EKey的消息给用户终端，其中Qs＝dsP， Ksu＝dsQu；
A3、用户终端收到Qs和EKey后，获得共享密钥Kus，解密得到临时会话密 钥RKey，生成注册信息m，将注册信息m用临时会话密钥RKey做密钥对称加 密后发送给认证服务器，用户终端根据注册信息m生成用户证书并保存，其中 Kus＝duQs；
A4、认证服务器解密得到注册信息m后保存，并根据注册信息m生成用户 证书并保存，认证服务器发送注册成功信息给用户终端。
3、根据权利要求1所述的一种双向认证的方法，其特征在于，步骤B进 一步包括以下步骤：
B1、用户终端生成随机数Ru，获得Tu，发送包括Tu的消息给认证服务器， 其中Ru∈[1，n-1]，Tu＝(Ru+t)P；
B2、认证服务器收到Tu后，生成随机数Rs，获得Ts、Tu’、Ks和tKs，认证 服务器发送包括Ts和tKs消息给用户终端，其中，Ts＝(Rs+t)P，Tu’＝Tu+(-t)P＝RuP， Ks＝RsTu’＝RuRsP，tKs＝tRuRsP；
B3、用户终端收到Ts和tKs后，获得Tu0、Ku，并进一步分别乘以t获得tRsP 和tKu，验证tKs＝tKu是否成立，如果验证成功，则发送包括tRsP的消息给认证服 务器，其中Tu0＝Ts+(-t)P＝RsP，Ku＝RuTu0＝RuRsP；
B4、认证服务器验证tRsP，通知用户终端验证成功时，tKs＝tKu，K＝Ks＝Ku， K作为用户终端和认证服务器之间的会话密钥种子；
B5、用户终端获得验证成功信息后，用户终端和认证服务器之间通过密钥 生成函数F对密钥Ksu进行构造生成用户终端和认证服务器之间的会话密钥Kus， 其中Kus＝F(K.x，K.y)，K.x和K.y分别为椭圆曲线上点K的x和y坐标分量。
4、根据权利要求1所述的一种双向认证的方法，其特征在于，步骤C进一 步包括以下步骤：
C1、用户终端生成随机数r1，获得Q1，发送包括Q1的消息给认证服务器， 其中Q1＝r1P；
C2、认证服务器收到Q1后，生成随机数r2，获得Q2，并进一步获得Qs1，生 成证书消息C1，发送给用户终端，其中Q2＝r2P，Qs1＝tQ1+rsQ1，C1＝EKus (Q2||CertS||T1||H(Qs1，CertS||T1))，rs为认证服务器证书中的私钥；
C3、用户终端解密C1后找到认证服务器证书中认证服务器的公钥Qs，获得Q s’1，其中Qs’1＝tQ1+r1Qs，，验证H(Qs’1‖CertS‖T1)＝H(Qs1‖CertS‖T1)是否 成立，以判断时间戳T1和证书的有效性，如果成功，则继续下一步，否则重新 发起会话。
C4、用户终端获得Qu2，其中Qu2＝tQ2+ruQ2，ru为用户证书中的私钥，生 成包括C2的消息并发送到认证服务器，其中C2＝EKus(CertU||T2||H(Qu2‖CertU‖ T2))；
C5、认证服务器收到消息C2后解密得到用户证书中用户的公钥Qu，获得 Qu’2，其中Qu’2＝tQ2+r2Qu，验证H(Qu’2‖CertU‖T2)＝H(Qu2‖CertU‖T2)是否成立， 以判断时间戳T2的有效性。
5、根据权利要求1所述的一种双向认证的方法，其特征在于，步骤D进一 步包括以下步骤：
D1、用户申请许可证书时，通过许可证客户端获得用户终端唯一设备标 识DID，同时提交用户名UID和已获得的媒体内容标识MID，用户终端将DID、 UID和MID加密发送给许可证服务器：
其中，DID＝Hash(E(C⊕M⊕H))，C是用户终端CPU序列号，M是MAC地 址，H是系统盘序列号；
D2、许可证服务器解密来自用户终端的消息解密后，通过检索许可证数 据库认证媒体内容标识MID的合法性，如果IsValid[MID]＝TRUE，则表明用户 提交的MID是合法的媒体标识；
D3、许可证服务器检索许可证数据库，获取用于保护对应于MID会话密 钥K的私钥，解密获得内容加密密钥CEK，许可证管理中心根据用户提交的DID， 生成用于加密内容密钥CEK对应的客户设备密钥DEK，其中DEK＝KeyGen(DID)， CEK’＝EDEK(CEK)；
D4、许可证管理中心为用户终端生成并签名用于内容播放的许可证书 License＝[UID，DID，MID，CEK’，Rights]，其中Rights＝{Times|| TimeInterval||Transfer||Record||Render||Transport||Derivative ||Configuration}；
D5、许可证管理中心将许可证书签名并加密发送给用户终端， EKus(License||SigKus(License))，其中Kus是用户终端与许可证认证服务器实 时协商获得的密钥。
6、根据权利要求2所述的一种双向认证的方法，其特征在于，n为160位、 192位、256位或者512位素数。
技术领域
本发明涉及交互式网络电视的数字版权管理技术领域，尤其涉及一种双向 认证的方法。
背景技术
而IPTV的特点是：用户可以得到高质量(接近DVD水平的)数字媒体服务； 用户可以有极为广泛的自由度选择宽带IP网上各网站提供的视频节目；实现 媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。IPTV采用的播放平台将是新一代家 庭数字媒体终端的典型代表，它能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能， 包括数字电视节目，可视IP电话，DVD/VCD播放，互联网游览，电子邮件， 以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能。
由于数字化信息的特点决定了必须有另一种独特的技术，来加强保护这些 数字化的多媒体内容的版权，该技术就是数字权限管理技术(digital right management，DRM)。
DRM技术的工作原理是，首先建立数字节目授权中心。编码压缩后的数字 节目内容，可以利用密钥(Key)进行加密保护(lock)，加密的数字节目头部 存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID 和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密 (unlock)，节目方可播放。
需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中 心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。
IPTV DRM就是数字电视数字版权管理。数字媒体提供商将数字媒体内容 进行对称加密，加密后的内容取一个MID号，密钥取一个KeyID号，MID|KeyID 关联起来并把密钥安全保存。用户在网上向数字媒体提供商进行注册缴费获取 观看权限，得到许可证书，然后在网上就可以在线观看数字媒体内容了。用户 登录服务器，获取内容许可证书过程，都需要进行双向认证，防止假冒，截取 等非法授权行为。然而目前攻击技术和搭线偷听等先进设备的存在及大量黑客 假冒用户，那么用户和服务器之间的双向认证就显得非常必要和非常关键。
目前对网络安全的双向认证还比较少，方法基本都是采用非对称RSA公钥 体制，而RSA的安全性取决于大素数，目前国际标准至少1024位模数，这反 过来制约了效率，就是说RSA的加解密效率较低，并且RSA密码体制还是单向 的，就是要么客户端用RSA验证服务器的身份，要么服务器根据RSA验证客户 端的身份。如果要达到双向认证，则必须使用两个RSA密码系统，这显然在效 率上更加低，其次采用RSA密码体制的双向认证无法避免服务器或者客户端的 冒充，RSA密码体制对于密文的扩散很大，密文长度都要求2倍扩展。
发明内容
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双向认证的方法，适用于交互式网络电视的数字版权管理领域，包括 以下步骤：
A、用户终端注册到认证服务器；
B、所述用户终端与所述认证服务器之间进行密钥协商；
C、所述用户终端与所述认证服务器之间进行双向认证；
D、所述用户终端获取用于内容播放的许可证书。
步骤A进一步包括以下步骤：
A1、用户终端选择有限域Fq上的一条椭圆曲线E(Fq)，在椭圆曲线E(Fq) 上选一基点P，P的阶数为n，用户终端生成随机数du作为用户终端的私钥和 随机数Qu作为用户终端的公钥，发送包括Qu、P和E(Fq)的消息给认证服务器， 其中n为一个不少于160比特的素数，du∈[1，n-1]，Qu＝duP；
A2、认证服务器生成随机数ds作为认证服务器的私钥和临时会话密钥 RKey，获得认证服务器的公钥Qs和共享密钥Ksu，将临时会话密钥RKey用密钥 Ksu对称加密后为EKey，发送包括Qs和EKey的消息给用户终端，其中Qs＝dsP， Ksu＝dsQu；
A3、用户终端收到Qs和EKey后，获得共享密钥Kus，解密得到临时会话密 钥RKey，生成注册信息m，将注册信息m用临时会话密钥RKey做密钥对称加 密后发送给认证服务器，用户终端根据注册信息m生成用户证书并保存，其中 Kus＝duQs；
A4、认证服务器解密得到注册信息m后保存，并根据注册信息m生成用户 证书并保存，认证服务器发送注册成功信息给用户终端。
步骤B进一步包括以下步骤：
B1、用户终端生成随机数Ru，获得Tu，发送包括Tu的消息给认证服务器， 其中Ru∈[1，n-1]，Tu＝(Ru+t)P；
B2、认证服务器收到Tu后，生成随机数Rs，获得Ts、Tu'、Ks和tKs，认证 服务器发送包括Ts和tKs消息给用户终端，其中，Ts＝(Rs+t)P，Tu'＝Tu+(-t)P＝RuP， Ks＝RsTu'＝RuRsP，tKs＝tRuRsP；
B3、用户终端收到Ts和tKs后，获得Tu0、Ku，并进一步分别乘以t获得tRsP 和tKu，验证tKs＝tKu是否成立，如果验证成功，则发送包括tRsP的消息给认证服 务器，其中Tu0＝Ts+(-t)P＝RsP，Ku＝RuTu0＝RuRsP；
B4、认证服务器验证tRsP，通知用户终端验证成功时，tKs＝tKu，K＝Ks＝Ku， K作为用户终端和认证服务器之间的会话密钥种子；
B5、用户终端获得验证成功信息后，用户终端和认证服务器之间通过密钥 生成函数F对密钥Ksu进行构造生成用户终端和认证服务器之间的会话密钥Kus， 其中Kus＝F(K.x，K.y)，K.x和K.y分别为椭圆曲线上点K的x和y坐标分量。
步骤C进一步包括以下步骤：
C1、用户终端生成随机数r1，获得Q1，发送包括Q1的消息给认证服务器， 其中Q1＝r1P；
C2、认证服务器收到Q1后，生成随机数r2，获得Q2，并进一步获得Qs1，生 成包括证书消息C1的消息，发送给用户终端，其中Q2＝r2P，Qs1＝tQ1+rsQ1，C1＝EKus (Q2||CertS||T1||H(Qs1，CertS|T1))，rs为认证服务器证书中的私钥；
C3、用户终端解密C1后找到认证服务器证书中认证服务器的公钥Qs，获得Q s'1，其中Qs'1＝tQ1+r1Qs，，验证H(Qs'1||CertS||T1)＝H(Qs1||CertS||T1)是否 成立，以判断时间戳T1和证书的有效性，如果成功，则继续下一步，否则重新 发起会话。
C4、用户终端获得Qu2，其中Qu2＝tQ2+ruQ2，ru为用户证书中的私钥，生 成包括C2的消息并发送到认证服务器，其中C2＝EKus(CertU||T2||H(Qu2||CertU|| T2))；
C5、认证服务器收到消息C2后解密得到用户证书中用户的公钥Qu，获得 Qu'2，其中Qu'2＝tQ2+r2Qu，验证H(Qu'2||CertU||T2)＝H(Qu2||CertU||T2)是否成立， 以判断时间戳T2的有效性。
步骤D进一步包括以下步骤：
D1、用户申请许可证书时，通过许可证客户端获得用户终端唯一设备标 识DID，同时提交用户名UID和已获得的数字内容标识MID，用户终端将DID、 UID和MID加密发送给许可证服务器：
其中， C是用户终端CPU序列号，M是MAC地 址，H是系统盘序列号；
D2、许可证服务器解密来自用户终端的消息解密后，通过检索许可证数 据库认证媒体内容标识MID的合法性，如果IsValid[MID]＝TRUE，则表明用户 提交的MID是合法的媒体标识；
D3、许可证服务器检索许可证数据库，获取用于保护对应于MID会话密 钥K的私钥，解密获得内容加密密钥CEK，许可证管理中心根据用户提交的DID， 生成用于加密内容密钥CEK对应的客户设备密钥DEK，其中DEK＝KeyGen(DID)， CEK’＝EDEK(CEK)；
D4、许可证管理中心为用户终端生成并签名用于内容播放的许可证书 License＝[UID，DID，MID，CEK’，Rights]，其中Rights＝{Times|| TimeInterval||Transfer||Record||Render||Transport||Derivative ||Configuration}；
D5、许可证管理中心将许可证书签名并加密发送给用户终端， EKus(License||SigKus(License))，其中Kus是用户终端与许可证认证服务器实 时协商获得的密钥。
n为160位、192位、256位或者512位素数。
采用了本发明的技术方案，可以利用ECC加密效率高，密文长度短的优势， 采用ECC的双向认证方式在IPTVDRM的服务器和客户端之间建立双向认证；在 双向认证之前采用了密钥协商协议得到会话密钥，然后通过证书双向认证双方 的身份，而且防止证书在传输过程被篡改攻击；采用证书的双向认证使得认证 有效同时加解密效率比RSA双向认证效率高，并且让双方可以明文获取对方的 信息确认对方同时不会泄漏明文信息。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中双向认证中用户注册信息的流程图；
图2是本发明具体实施方式中双向认证中用户密钥协商的流程图；
图3是本发明具体实施方式中双向认证中用户与服务器认证的流程图；
图4是本发明具体实施方式中双向认证中申请内容播放许可证的流程图。
具体实施方式
A、用户终端注册到认证服务器；
B、用户终端与认证服务器之间进行密钥协商；
C、用户终端与认证服务器之间进行双向认证；
D、用户终端获取用于内容播放的许可证书。
步骤A中的密钥协商和步骤B中的密钥协商不能相互代换，因为前者目的 是为了用户注册，安全性要求不高；而后者需要用户终端和认证服务器之间的 共享秘密数，并且安全性要求高，协商后的密钥要用于相互间的身份认证和内 容许可证书的加密。
用户终端必须先在网上进行信息注册，然后获取用户终端和认证服务器之 间的共享秘密数，再在网上进行双向认证获取内容播放许可证书加密的密钥。 用户终端首次登录服务器时必须经过步骤A，当用户非首次登录服务器时只需 从步骤B开始交互信息。下面具体描述每个步骤分别包括的若干个子步骤。
图1是本发明具体实施方式中双向认证中用户注册信息的流程图。如图1 所示，用户注册信息的流程包括以下步骤：
步骤101、IPTV DRM用户终端发起许可认证请求IPTVDRM_Hello消息， IPTV DRM认证服务器响应IPTVDRM_Reply消息后，双方建立连接。
步骤102、用户终端选择有限域Fq上的一条安全的椭圆曲线E(Fq)，保 证该椭圆曲线的离散对数问题是难解的，在E(Fq)上选一基点P，P的阶数为n (n为160位、192位、256位或者512位素数)，IPTV DRM用户终端生成作 为用户终端的私钥的随机数du∈[1，n-1]和作为用户终端的公钥的随机数 Qu＝duP，发送消息Qu、P和E(Fq)给IPTV DRM认证服务器。
步骤103、认证服务器随机选择ds作为认证服务器的私钥和临时会话密 钥RKey，计算认证服务器的公钥Qs＝dsP，Ksu＝dsQu，将临时会话密钥RKey用密 钥Ksu对称加密后为EKey，发送Qs和EKey给用户终端。
步骤104、用户终端收到Qs和EKey后，获得共享密钥Kus＝duQs，解密得到 临时会话密钥RKey，生成注册信息m，将注册信息m用临时会话密钥RKey做 密钥对称加密后发送给认证服务器，用户终端根据注册信息m生成用户证书并 保存。
步骤105、认证服务器解密得到注册信息m后保存，根据注册信息m生成 用户证书并保存，认证服务器发送注册成功信息给用户终端，注册协议结束。
图2是本发明具体实施方式中双向认证中用户密钥协商的流程图。如图2 所示，用户密钥协商的流程包括以下步骤：
步骤201、用户终端生成随机数Ru∈[1，n-1]，计算Tu＝(Ru+t)P，发送消息 Tu给认证服务器；
步骤202、认证服务器收到消息Tu后，生成随机数Rs，计算
Ts＝(Rs+t)P；
Tu'＝Tu+(-t)P＝RuP；
Ks＝RsTu'＝RuRsP和tKs＝tRuRsP，
认证服务器发送包括Ts和tKs消息给用户终端。
步骤203、用户终端收到消息Ts和tKs后，计算
Tu0＝Ts+(-t)P＝RsP；
Ku＝RuTu0＝RuRsP，
并进一步分别乘以t计算tKu和tRsP，验证tKs＝tKu是否成立，如果验证成功， 则发送tRsP给认证服务器。
步骤204、认证服务器验证tRsP，通知用户终端验证成功时，tKs＝tKu，记
K＝Ks＝Ku
K作为用户终端和认证服务器之间的会话密钥种子。
步骤205、用户终端获得验证成功信息后，用户终端和认证服务器之间通 过密钥生成函数F对密钥Ksu进行构造生成用户终端和认证服务器之间的会话 密钥Kus，其中Ku。＝F(K.x，K.y)，K.x和K.y分别为椭圆曲线上点K的x和y 坐标分量。
图3是本发明具体实施方式中双向认证中用户与服务器认证的流程图。如 图3所示，用户与服务器认证的流程包括以下步骤：
步骤301、用户终端生成随机数r1，获得Q1＝r1P，发送包括Q1的消息给认证 服务器。
步骤302、认证服务器收到消息Q1后，生成随机数r2，计算Q2＝r2P，并进 一步计算Qs1＝tQ1+rsQ1(rs为认证服务器证书中的私钥)，生成证书消息C1发送给 用户终端：
C1＝EKus(Q2||CertS||T1||H(Qs1，CertS||T1))
步骤303、用户终端解密C1后找到认证服务器证书中认证服务器的公钥Qs， 计算Qs'1＝tQ1+r1Qs，验证时间戳T1和证书的有效性，即验证下列等式是否成 立：
H(Qs'1||CertS||T1)＝H(Qs1CertS||T1)，
如果成功，则继续下一步，否则重新发起会话。
步骤304、用户终端计算Qu2＝tQ2+ruQ2(ru为用户终端证书中的私钥)，生 成消息C2并发送到认证服务器：
C2＝EKus(CertU||T2||H(Qu2||CertU||T2))
步骤305、认证服务器收到消息C2后解密得到用户证书中用户的公钥Qu， 计算Qu'2＝tQ2+r2Qu，然后验证时间戳T2的有效性，即验证下列等式是否成立：
H(Qu'2||CertU||T2)＝H(Qu2||CertU||T2)，
如果双方均验证成功，则完成相互认证。
图4是本发明具体实施方式中双向认证中申请内容播放许可证的流程图。 如图4所示，申请内容播放许可证的流程包括以下步骤：
步骤401、用户申请许可证书时，通过许可证客户端获得用户终端唯一设 备标识DID，同时提交用户名UID和已获得的媒体内容标识MID，用户终端将 DID、UID和MID加密发送给许可证服务器：
U->LS：C＝EKus(UID，DID，MID)
其中， 这里C是用户终端CPU序列号，M是MAC 地址，H是系统盘序列号，这三者一起补零对齐后经安全散列函数Hash作用 形成一个类似与GUID的具有唯一性的设备标识，该设备标识用于许可证服务 器定位用户，实现一份许可证绑定于一个客户设备，防止许可证扩散。
步骤402、许可证服务器解密来自用户终端的消息解密后，通过检索许可 证数据库认证媒体内容标识MID的合法性，如果IsValid[MID]＝TRUE，则表明 用户提交的MID是合法的媒体标识。
步骤403、许可证服务器进一步检索许可证数据库，获取用于保护对应于 MID会话密钥K的私钥，解密获得内容加密密钥CEK，许可证管理中心根据用 户提交的DID，生成用于加密内容密钥CEK对应的客户设备密钥DEK：
DEK＝KeyGen(DID)，CEK’＝EDEK(CEK)。
步骤404、许可证管理中心为用户终端生成并签名用于内容播放的许可证 书：License＝[UID，DID，MID，CEK’，Rights]，其中，
Rights＝{Times||TimeInterval||Transfer||Record||Render|| Transport||Derivative||Configuration}。
步骤405、许可证管理中心将许可证书签名并加密发送给用户终端：
EKus(License||SigKus(License))
其中，Kus是用户终端与许可证认证服务器实时协商获得的密钥。
至此，许可证管理中心完成为用户终端发送与用户设备标识绑定的许可证 书License，用户终端获得许可证书后可在License规定的Rights权限下消 费内容。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
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