據(jù)網(wǎng)絡(luò)密碼認證北京市重點實驗室報道：該實驗室經(jīng)過多年攻關(guān)，終于突破了超大規(guī)模用戶認證的關(guān)鍵技術(shù)，解訣海量用戶(設(shè)備)網(wǎng)絡(luò)身份識別的難題。該成果屬國際首創(chuàng)已經(jīng)獲得多項國家發(fā)明專利。
該實驗室研發(fā)團隊在技術(shù)攻關(guān)過程中，注意到所有密碼學(xué)教課書都給出的結(jié)論：在計算機里，對稱密碼算法的加/解密速度是非對稱密碼算法的100倍，在芯片硬件里，對稱密碼算法的加/解密速度是非對稱密碼算法的1000倍。對稱密碼算法的運行速度具有絕對優(yōu)勢。
但是，“為什么國際上主流認證/簽名協(xié)議都是基于非對稱密碼算法?為什么不采用運行速度快的對稱密碼算法來建立認證/簽名協(xié)議?”最初，當大家提出這個問題時，不免讓人覺得有點“太業(yè)余”。
如果拋開國際上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用近20年的非對稱密碼算法建立的認證/簽名協(xié)議，而采用對稱密碼算法建立認證/簽名協(xié)議，行不行呢?
不行。國際經(jīng)典的“認證/簽名”理論早有結(jié)論：基于對稱密碼算法建立認證/簽名協(xié)議理論上可行，實際上不能很好運轉(zhuǎn)。理由是對稱密鑰管理的負擔太重(見《應(yīng)用密碼學(xué)》(美Bruce Schneier 著，吳世忠等譯)2.6.1節(jié))。且采用非對稱密碼算法建立認證/簽名協(xié)議，已經(jīng)成為世界上各個國家或地區(qū)的技術(shù)標準或規(guī)范。
該實驗室研發(fā)團隊不被國際經(jīng)典理論所束縛，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，敢于創(chuàng)新。通過深入研究發(fā)現(xiàn)，國際經(jīng)典“認證/簽名”理論是建立在十多年前，當時的芯片技術(shù)還比較落后，當今，芯片已經(jīng)能存儲大量數(shù)據(jù)，并利用IP核電路的設(shè)計，能保證各種密碼算法、安全協(xié)議的程序及其數(shù)據(jù)存儲和運行安全。并發(fā)現(xiàn)利用芯片“陣列”硬件來作為認證/簽名的仲裁者，只要解決對稱密鑰的更新管理這一課題，則采用對稱密碼算法建立認證/簽名協(xié)議將成為可能。于是，該實驗室研發(fā)團隊將研究的重點鎖定在對稱密鑰更新管理的課題上，該實驗室研發(fā)團隊經(jīng)過深入攻關(guān)，提出組合密鑰技術(shù)，該技術(shù)是一種對稱密鑰更新管理的算法，即：采用組合密鑰生成算法，對一套密鑰種子“表”的密鑰元素進行選取，將選出的密鑰元素合成一組對稱密鑰，通過理論計算，保證在一分鐘內(nèi)，生成的密鑰元素完全相同的概率為1/264或1/2160，基本上能實現(xiàn)密鑰生成一次一變，不重復(fù)。
將該密鑰生成算法和被選取的密鑰種子“表”的密鑰元素，存放在芯片硬件里，并在客戶端和認證中心端的芯片里運行，從而，保證密鑰生成的協(xié)議安全可靠。當用戶量十分大時，對應(yīng)的密鑰元素的數(shù)據(jù)量也十分大，在認證中心將海量的密鑰元素數(shù)據(jù)分別加密成密文存儲在數(shù)據(jù)庫中，在認證中心運行認證/簽名協(xié)議時，首先，將密鑰元素的密文輸入芯片里，在芯片里解密成明文，再根據(jù)密鑰生成算法對解密后的密鑰元素進行選取，再生成認證/簽名密鑰。
該實驗室研發(fā)團隊的趙桂芬博士，在法國國際密碼應(yīng)用年會上宣讀了這項研究成果的有關(guān)論文，受到與會學(xué)者和專家的好評，大會主席、美國哥倫比亞大學(xué)的國際著名密碼學(xué)家Moti Yung：認為該認證技術(shù)方案的認證協(xié)議效率高，且協(xié)議和密鑰是安全的，是一種技術(shù)創(chuàng)新。大會執(zhí)行主席、我國著名國際密碼學(xué)家韓永飛教授認為：“該認證技術(shù)方法設(shè)計獨特，它打破了強密碼認證技術(shù)統(tǒng)一使用RSA和ECC非對稱密碼算法體制的方法，采用對稱密碼算法體制和組合密鑰技術(shù)，來建立網(wǎng)絡(luò)密碼認證/簽名系統(tǒng)，且具有安全性高，認證/簽名協(xié)議速度快，認證中心管理用戶量大，建設(shè)和維護成本較低的優(yōu)勢，至少領(lǐng)先世界10年以上”。
基于該成果建立的認證中心，經(jīng)過《國家應(yīng)用軟件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心》(以下簡稱“檢測中心”)的性能檢測，各項技術(shù)指標都優(yōu)于國際通用的密碼認證/簽名技術(shù)，尤其是能解決海量用戶(設(shè)備)身份識別的世界性難題。
該實驗室副主任、北京市科技新星： 李瑛 告訴記者：本成果與現(xiàn)國際常用認證技術(shù)相比有如下優(yōu)勢：
1、安全性高，認證/簽名密鑰由密鑰生成算法組合生成，一次一變，不重復(fù)使用，密鑰的生成算法和密鑰元素數(shù)據(jù)都存儲在芯片里，受到芯片硬件的保護，認證/簽名協(xié)議在芯片里實現(xiàn)，是一種“芯片級”的認證/簽名協(xié)議。
2、管理用戶量大，經(jīng)過《檢驗中心》檢測，單座認證中心能管理3億用戶量，能滿足海量用戶(設(shè)備)的身份識別。比使用國際常用密碼技術(shù)建設(shè)認證中心管理用戶量至少提高10倍。
3、運行速度快，經(jīng)過《檢驗中心》檢測，認證中心并發(fā)認證達到20000次/27秒，即：每天能完成約6000萬多次認證“任務(wù)”;簽名驗證速度達到20000次/47秒，即：每天能完成約3000萬次簽名驗證“任務(wù)”，比使用國際現(xiàn)有密碼技術(shù)建設(shè)認證中心效率至少提高100倍。
4、建設(shè)成本低，經(jīng)過《檢驗中心》檢測，投入較少設(shè)備建立的認證中心，能發(fā)揮較高的效率，比使用國際常用密碼技術(shù)建設(shè)認證中心成本降低約50 %。
5、維護成本低，認證或簽名密鑰更新維護由組合密鑰生成算法完成，能大大降低認證系統(tǒng)的維護成本，比使用國際常用密碼技術(shù)建設(shè)認證系統(tǒng)的維護成本降低約50 %。
該成果主要在①電子身份證、②醫(yī)保結(jié)算、③電子商務(wù)、④民主選舉、⑤手機支付、⑥電視點播、⑦物聯(lián)網(wǎng)、⑧網(wǎng)上銀行、⑨交通工具衛(wèi)星定位等具有海量用戶的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。尤其在應(yīng)用于電子身份證時，可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)各種應(yīng)用平臺真正一卡通，只需在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的平臺上設(shè)置權(quán)限管理系統(tǒng)即可，不需要用戶一人手持不同應(yīng)用系統(tǒng)的多個認證卡，亦即：完全實現(xiàn)用戶實名上網(wǎng)。
該成果為加強網(wǎng)絡(luò)管理，建設(shè)和諧社會，提供有效網(wǎng)絡(luò)認證技術(shù)支持，能促進我國網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的健康發(fā)展。也能為城市部署物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備提供安全保障，為建立“智慧城市”，保駕護航。
