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基于子分组的身份基多重签名方案

计算机科学 2022年第12期49卷 346-352页

作者：田陈王志伟南京邮电大学计算机学院南京210023 先进密码技术与系统安全四川省重点实验室成都610225 江苏省大数据安全与智能处理重点实验室南京210023

目前应用于共识机制场景下的多重签名方案默认签名者为诚实实体,因此在恶意节点存在时无法保证签名安全有效。为了结合身份基密码体制与多重签名的优势,并提高多重签名在共识机制应用中对抗场景下的鲁棒性,文中提出了一种基于子分组的... 详细信息

目前应用于共识机制场景下的多重签名方案默认签名者为诚实实体,因此在恶意节点存在时无法保证签名安全有效。为了结合身份基密码体制与多重签名的优势,并提高多重签名在共识机制应用中对抗场景下的鲁棒性,文中提出了一种基于子分组的身份基多重签名方案。该签名方案中由不固定的随机子分组合作生成代表整个群组的多重签名,并且在签名聚合前须验证所有子分组签名的有效性。该方案生成多重签名所需的双线性对运算与子分组成员数量有关,以一定的效率为代价提升了方案的安全性;定义了基于子分组的身份基多重签名的鲁棒性,并给出了对该方案的相应证明;在随机预言模型下,证明了所提方案在适应性选择消息攻击下是不可伪造的,其安全性基于CDH问题的困难假设。

关键词：身份基签名多重签名计算DH问题随机预言模型分叉引理

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面向Fabric平台的多重签名技术研究

面向Fabric平台的多重签名技术研究

作者：张谦深圳大学

学位级别：硕士

Hyperledger Fabric是一个联盟区块链平台,因其模块化的架构被用于开发企业级应用。在Fabric区块链网络中,节点的加入需要通过注册登记,申请通过的节点被批准加入到交易共识中。交易通过选定的节点进行模拟签名验证,只有模拟结果一致且... 详细信息

Hyperledger Fabric是一个联盟区块链平台,因其模块化的架构被用于开发企业级应用。在Fabric区块链网络中,节点的加入需要通过注册登记,申请通过的节点被批准加入到交易共识中。交易通过选定的节点进行模拟签名验证,只有模拟结果一致且签名符合区块链网络制定的背书策略,才能够被全网认可。而在整个交易过程中,节点对模拟执行的交易结果进行签名背书,客户端需要对每个节点的签名进行验证。多重签名主要作用是当多人对同一笔交易进行签名时,可以将所有的签名聚合成为一个签名,且在验证阶段只需进行一次验证。本文通过研究多重签名技术,有望改善Fabric的交易流程,减少区块链网络的验证时间,提高Fabric的交易效率。同时,改进多重签名方案,提高其安全性。本文研究面向Fabric平台的多重签名技术,首先针对多重签名鲁棒性差的问题,通过构造错误容忍的多重签名方案FTMS(Fault Tolerant Multi-Signature),可对恶意攻击者进行快速侦测并移除。其次,针对Fabric交易中复杂的背书策略,本文构造基于身份的多重签名方案IDMS(Identity-based Multi-Signature)和AIDMS(Advanced Identitybased Multi-Signature),使多重签名方案具有更高的灵活性,从而更好的应对Fabric中的背书策略。最后,将两方案应用到Fabric平台上,改进Fabric的交易流程。其主要内容和研究成果包括:(1)针对签名者中存在恶意攻击者致使多重签名方案鲁棒性差的问题,本文研究Mu Sig2多重签名方案,利用Merkle树从叶子节点逐步聚合生成根节点的特性,构建具有Merkle树结构的多重签名方案FTMS,当攻击者存在时,可以利用Merkle树快速定位攻击者并对该攻击者进行移除。针对ROS攻击,基于Crites等人提出的安全性证明框架,改进游戏设计,并对本文多重签名方案进行安全性证明。(2)针对多重签名方案中,签名者逻辑关系单一,无法适应于Fabric复杂的背书策略的情况,本文研究基于身份的多重签名方案IDMS。该方案通过为每个签名者携带一个自身序号的身份密钥,从而使得在面对Fabric复杂的背书策略时,可做到灵活应对。同时,研究Xiao等人所提出的AGMS多重签名方案,将其方案的线上/线下特性结合到本文的方案中,构造出效率更高的多重签名方案AIDMS。(3)针对联盟链Hyperledger Fabric的交易流程进行研究,根据本文设计出的多重签名方案FTMS和AIDMS对Fabric v2.2交易流程进行改进,即AIDMS主要应对Fabric复杂的背书策略,FTMS主要应对签名验证阶段,通过修改Fabric的交易流程,形成新的Fabric交易协议,并通过了实验测试。实验表明,本文的方案在线上的签名效率更高,并且签名长度不会随着背书节点的增多而发生长度的变化,有效降低了一笔交易在区块中所占用的存储空间,从而使整个交易流程变得安全高效。综上,本文在针对目前存在的多重签名应用场景,通过研究Mu Sig2和AGMS等方案,提出了FTMS多重签名方案和AIDMS多重签名方案,并将其应用到联盟链Hyperledger Fabric中,从而提高了Fabric的效率,有效节省了Fabric交易的存储空间。

关键词：区块链 Fabric 多重签名错误容忍背书策略

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基于多重签名的可审计多方合同签署方案研究

基于多重签名的可审计多方合同签署方案研究

作者：郭宏亮青岛科技大学

学位级别：硕士

随着社会经济的飞速发展,合同签署业务也日益频繁,对保障合同签署的安全性和完整性提出了更高要求。多方合同签署是指两个或多个合同签署者在没有第三方参与的情况下对某一个合同进行协商、签署和履行。传统的合同单方或者多方签署的过... 详细信息

随着社会经济的飞速发展,合同签署业务也日益频繁,对保障合同签署的安全性和完整性提出了更高要求。多方合同签署是指两个或多个合同签署者在没有第三方参与的情况下对某一个合同进行协商、签署和履行。传统的合同单方或者多方签署的过程中,签署人之间可能存在互相串通的情况,合同的签名很容易被伪造,签署合同的公平性就显得尤为重要。现有合同签署方案大多只关注双方以及可信第三方存在的合同签署的安全性,然而不可避免的是第三方与签署方合谋,从而导致签署合同的不公平。因此,本文针对合同签署面临的公平、隐私安全以及签名效率问题,对多重签名方案及其在合同签署中的应用进行研究。本文在合同签署场景下,结合区块链去中心化、不可篡改以及可审计等特性,利用密码学知识,对现存多重签名方案进行改进,提出了可审计多方合同签署方案。具体包括:(1)首先提出改进的Schnorr多重签名方案实现了多方对同一合同进行签署,通过利用零知识证明、Pedersen承诺机制保护签名人的隐私,通过承诺将签署人相关隐私信息隐藏,而不是传统签名方案容易泄露隐私信息,在一定程度上保证了安全性。方案结合Merkle树改变签名的传播方式,利用Merkle树进行构造签名生成与验证,进一步提高签名与验证效率。最后通过安全性分析和证明、性能分析以及模拟实验部分,论证了该方案的流程可行性,并表明本文设计的Schnorr多重签名方案应用到多方合同签署场景中是公平、有效的。(2)其次,提出了改进的有序BLS多重签名方案,根据双线性对的特性可以实现多方对不同的合同进行签名。另外通过把生成元映射到哈希群上的方式,提高了签名、验证的效率以及节省了计算开销。最后,安全性分析表明,所提出的多重签名方案具有合同签署的不可伪造性、不可抵赖性以及公平性。实验性能分析表明所构建的方案具有较高的效率,在现实中具有一定的实用性。

关键词：多重签名多方合同签署可审计区块链

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安全多重签名技术及其应用研究

安全多重签名技术及其应用研究

作者：吴杨杨电子科技大学

学位级别：硕士

数字签名可确保信息在通信过程中的认证性、完整性和不可否认性,是现代密码学的核心研究领域之一。然而,随着物联网、区块链的高速发展,传统的数字签名已无法满足实际场景中的业务需求,面向多用户的高效数字签名研究变得至关重要。多重... 详细信息

数字签名可确保信息在通信过程中的认证性、完整性和不可否认性,是现代密码学的核心研究领域之一。然而,随着物联网、区块链的高速发展,传统的数字签名已无法满足实际场景中的业务需求,面向多用户的高效数字签名研究变得至关重要。多重签名支持一组签名者协同为同一消息生成单个签名,具备签名压缩和快速验证的优势。多用户场景下,仅需存储、传输和验证单个签名,而非与签名者数量相同的多个签名。多重签名弥补了传统一对一数字签名的性能缺陷,是目前保障网络安全的重要技术手段。因而,本文对多重数字签名技术及其应用展开研究,主要的工作和贡献如下:(1)提出了一个安全的El Gamal型非交互式多重签名方案EBMS。现有多重签名方案要求两轮以上的通信轮次或昂贵的配对运算,无法支持高效、安全的非交互式签名聚合。El Gamal型签名兼具良好的聚合特性和验证效率,因而本文针对一个现有的El Gamal型证明构造方案Atomos展开密码学分析和方案改进。本文构造了一个有效的二次剩余攻击,突破了现有攻击的局限性,使得敌手能够以不可忽略的概率伪造Atomos的证明。本文对Atomos进行修改,提出了一个抗二次剩余攻击和恶意公钥攻击的多重签名方案EBMS。EBMS支持非交互式的签名生成,不涉及双线性配对运算,且可灵活地修改为支持顺序验证的多重签名方案。有序EBMS可用于构造路径感知网络中的路径验证方案,广播EBMS可用于构造联盟链下的背书方案。方案分析表明,EBMS在随机预言机模型下满足EUF-CMA安全性,且具备良好的性能表现。(2)提出了一个基于树结构的隐私保护无证书多重签名方案TPCLMS。现有多重签名方案存在证书管理、签名者身份泄露、聚合开销集中等问题。TPCLMS中用户私钥由自身秘密值和KGC生成的部分私钥构成,解决了现有方案中常见的证书管理问题和密钥托管问题。另外,TPCLMS利用假名机制实现对签名者身份有条件的隐私保护,利用基于树结构的聚合算法分摊签名聚合开销。方案分析表明,TPCLMS支持高效的签名生成,且在随机预言机模型下具备EUF-CMA安全性。为实现车载自组网中的消息完整性和可靠性的高效验证,本文提出了一个基于TPCLMS的雾辅助监测警报方案FAMER。方案分析表明,相较于现有方案,FAMER具备更完备的安全特性和更优的性能表现。

关键词：多重签名离散对数恶意公钥攻击无证书车载自组网

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面向协同设计的高效自证明多重签名方案

计算机集成制造系统 2009年第8期15卷 1639-1644页

作者：肖攸安周祖德武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070

为解决协同设计环境中现有多重签名方案存在的工作效率较低和资源占有率偏高等问题,提出并实现了一种基于椭圆曲线密码体制的高效多重签名方案。通过引入公钥自证明思想和预计算步骤,将用户身份认证和数字签名验证有机结合在一起,无需... 详细信息

为解决协同设计环境中现有多重签名方案存在的工作效率较低和资源占有率偏高等问题,提出并实现了一种基于椭圆曲线密码体制的高效多重签名方案。通过引入公钥自证明思想和预计算步骤,将用户身份认证和数字签名验证有机结合在一起,无需繁琐的身份鉴别认证操作,也无需可信数字认证中心,只需要一次操作即可直接完成数字签名的验证工作。分析及实验表明,该方案结构简单,能有效抵抗目前已知的各种攻击,具有较高的工作效率、较低的资源占有率和较强的安全性。

关键词：多重签名椭圆曲线密码体制公钥自证明协同设计

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高效的无证书有序多重签名方案

通信学报 2013年第7期34卷 105-110页

作者：秦艳琳吴晓平海军工程大学信息安全系湖北武汉430033

针对分布式环境下信任建模中信任链上推荐信息的认证问题,研究了无证书有序多重签名方案的安全模型,进而基于椭圆曲线密码和双线性映射提出一个无证书有序多重签名方案,并在随机预言机模型下,证明方案的安全性建立在计算Diffie-Hellman... 详细信息

针对分布式环境下信任建模中信任链上推荐信息的认证问题,研究了无证书有序多重签名方案的安全模型,进而基于椭圆曲线密码和双线性映射提出一个无证书有序多重签名方案,并在随机预言机模型下,证明方案的安全性建立在计算Diffie-Hellman问题的困难性上。该方案无需证书管理中心,多重签名的长度与单用户的签名长度相当,与签名人数无关,在部分签名阶段不需双线性对运算,在部分签名及整体签名的验证阶段都只需一个双线性对运算,与同类方案相比,具有运行效率上的优势,可方便地应用于大规模分布式环境下信任传播的过程中。

关键词：无证书公钥密码多重签名双线性映射计算Diffie-Hellman问题随机预言机

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有序多重签名体制中阈下信道通信方法的研究

电子学报 2007年第B6期35卷 112-114,6页

作者：孟涛王建峰孙圣和哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

本文分析了阈下信道技术在数字签名中的应用,并以一种有序多重数字签名方案为例,对其中存在的宽带和窄带阈下信道进行了具体分析.提出了一种有序多重签名体制下的窄带阈下信道通信方案,通过实时性测试确定阈下信息位数,从而满足了传输... 详细信息

本文分析了阈下信道技术在数字签名中的应用,并以一种有序多重数字签名方案为例,对其中存在的宽带和窄带阈下信道进行了具体分析.提出了一种有序多重签名体制下的窄带阈下信道通信方案,通过实时性测试确定阈下信息位数,从而满足了传输信息容量与实时性的要求.

关键词：数字签名阈下信道多重签名

基于XML电子病历多重签名方案的设计与实现

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计算机工程 2006年第19期32卷 264-266页

作者：孟健曹立明王小平姚亮同济大学计算机科学与工程系

根据XML的树型结构与病历的特点的吻合性,实现了XML格式的电子病历文档;对多重签名作了相应的改进,并应用于XML电子病历文档中的规则(rule),设计了XML电子病历多重签名方案;基于XML的签名规范,实现了XML电子病历多重签名,提高了签名的... 详细信息

根据XML的树型结构与病历的特点的吻合性,实现了XML格式的电子病历文档;对多重签名作了相应的改进,并应用于XML电子病历文档中的规则(rule),设计了XML电子病历多重签名方案;基于XML的签名规范,实现了XML电子病历多重签名,提高了签名的效率和灵活性,具有一定的可扩展性。

关键词： XML 电子病历多重签名 XPath

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无可信中心的秘密共享-多重签名方案

华南理工大学学报（自然科学版） 2007年第1期35卷 99-101,105页

作者：卢明欣傅晓彤张宁肖国镇西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071

为满足多等级数字签名的需要,采用联合随机秘密共享技术和多重签名技术,设计了一种新的签名方案——无可信中心的秘密共享-多重签名方案.在该方案中,没有可信中心,每个参与者随机选取自己的私钥,并公布相应的公钥作为群体公钥的一部分.... 详细信息

为满足多等级数字签名的需要,采用联合随机秘密共享技术和多重签名技术,设计了一种新的签名方案——无可信中心的秘密共享-多重签名方案.在该方案中,没有可信中心,每个参与者随机选取自己的私钥,并公布相应的公钥作为群体公钥的一部分.针对不同重要等级的消息,满足规定数量的参与者联合起来,就能生成有效的多重签名,而不需要更换成员的私钥和公钥.分析表明,和已有的方案相比,该方案降低了密钥分发的代价,提高了系统的性能.

关键词：数字签名秘密共享联合随机秘密共享多重签名可信中心