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基于商密SM9的属性基在线/离线签名方案

计算机研究与发展 2023年第2期60卷 362-370页

作者：朱留富李继国赖建昌黄欣沂张亦辰福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 福建省网络安全与密码技术重点实验室(福建师范大学) 福州350007 东南大学网络空间安全学院南京211189 香港科技大学(广州)信息枢纽广州511458

属性基签名(attribute-based signature,ABS)方案利用属性集标识用户.只有当属性集满足访问策略时用户才能产生有效签名.与传统数字签名方案相比,属性基签名方案不仅利用属性集隐藏用户的真实身份从而获得匿名性,而且通过制定访问策略... 详细信息

属性基签名(attribute-based signature,ABS)方案利用属性集标识用户.只有当属性集满足访问策略时用户才能产生有效签名.与传统数字签名方案相比,属性基签名方案不仅利用属性集隐藏用户的真实身份从而获得匿名性,而且通过制定访问策略实现了细粒度访问控制.在基于椭圆曲线的属性基签名方案中通常需要使用大量的群指数运算或配对操作,这些操作计算代价高昂,导致签名过程计算开销较大.在线/离线签名技术可以在未知消息之前将高昂的操作通过离线预计算,从而降低了轻量级设备在线计算代价.SM9标识密码算法作为我国自主设计的商用密码,已由ISO/IEC标准化并被广泛使用.以商密SM9标识密码算法为基础,利用在线/离线签名技术,构造了一种基于商密SM9的属性基在线/离线签名(attribute-based online/offline signature,ABOOS)方案.不仅可以实现细粒度访问控制,同时也适用于轻量级设备.在随机谕言机模型下,方案的安全性可以规约到q-SDH(q-strong Diffie-Hellman)困难问题.理论分析和实验仿真表明提出的方案有效降低了签名阶段的计算代价,适用于物联网等应用环境.

关键词： SM9 在线/离线签名属性基签名随机谕言机模型 q-SDH问题

移动医疗系统中的可撤销无证书代理重签名方案

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信息安全学报 2024年第3期9卷 1-18页

作者：郭瑞刘颖菲王翊丞蒙彤西安邮电大学网络空间安全学院西安710121 西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室西安710121

代理重签名在保证委托双方私钥安全的前提下,通过半可信代理实现了双方签名的转换,在本文方案中,通过代理重签名实现了在通信过程中终端用户对于身份的隐私要求。移动医疗服务系统因为其有限的计算和存储能力,需要借助云服务器来对医疗... 详细信息

代理重签名在保证委托双方私钥安全的前提下,通过半可信代理实现了双方签名的转换,在本文方案中,通过代理重签名实现了在通信过程中终端用户对于身份的隐私要求。移动医疗服务系统因为其有限的计算和存储能力,需要借助云服务器来对医疗数据进行计算和存储。然而,在将医疗数据外包给云服务器后,数据便脱离了用户的控制,这给用户隐私带来了极大地安全隐患。现有的无证书代理重签名方案大多都不具有撤销功能,存在着密钥泄露等安全性问题。为了解决这一问题,本文提出了一种可撤销的无证书代理重签名方案,在不相互信任的移动医疗服务系统中,实现了医疗数据传输过程以及云存储过程中的用户匿名性,同时,本文方案具有单向性和非交互性,更适合在大规模的移动医疗系统中使用。此外,当用户私钥泄露时,本文利用KUNode算法实现了对用户的高效撤销,并利用移动边缘计算技术将更新密钥和撤销列表的管理外包给移动边缘计算设备,降低了第三方的计算成本,使其具有较低的延迟。最后,在随机谕言机模型下证明了所构造的方案在自适应选择消息攻击下的不可伪造性,并利用JPBC库与其他方案进行计算与通信开销的对比。其结果表明,本方案在具备更优越的功能的同时,具有较小的计算成本、通信成本和撤销成本。

关键词：无证书代理重签名随机谕言机模型外包撤销移动医疗系统云计算

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可证安全的高效无证书签名方案

陕西师范大学学报（自然科学版） 2017年第5期45卷 17-22页

作者：周彦伟李骏陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119 现代教学技术教育部重点实验室陕西西安710062

针对现有基于双线性映射的无证书签名方案存在计算效率低的不足,提出了可证安全的高效无证书签名方案,并在随机谕言机模型下基于离散对数困难性问题证明了该方案的不可伪造性。相较与现有的无证书签名方案而言,本文方案具有更高的计算效... 详细信息

针对现有基于双线性映射的无证书签名方案存在计算效率低的不足,提出了可证安全的高效无证书签名方案,并在随机谕言机模型下基于离散对数困难性问题证明了该方案的不可伪造性。相较与现有的无证书签名方案而言,本文方案具有更高的计算效率,该方案具有安全、高效和无证书管理的特点,可广泛应用于电子商务、电子投票等领域。

关键词：无证书签名方案随机谕言机模型无双线性配对

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格上基于身份的可链接环签名的研究与设计

格上基于身份的可链接环签名的研究与设计

作者：夏菲菲河南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着区块链技术的蓬勃发展,区块链系统中交易双方的隐私安全引起社会各界的广泛关注,仅通过“伪匿名”的形式保护交易双方的隐私,无法实现完备的隐私保护需求。因此,如何更好的保证区块链上互不信任个体之间的协作与价值流转,更... 详细信息

近年来,随着区块链技术的蓬勃发展,区块链系统中交易双方的隐私安全引起社会各界的广泛关注,仅通过“伪匿名”的形式保护交易双方的隐私,无法实现完备的隐私保护需求。因此,如何更好的保证区块链上互不信任个体之间的协作与价值流转,更安全的进行敏感数据传输是当前亟待解决的难题。可链接环签名(Linkable Ring Signature,LRS)是一类特殊的环签名,对于不同的消息和公钥集合,可保证使用同一个私钥签署的两个或多个环签名无法通过链接算法的验证,能够满足区块链应用中的隐私保护需求,同时可避免双重花费问题的出现。尽管,近几年LRS的研究取得不断进展,但依然面临以下问题:第一,传统公钥基础设施(Public Key Infrastructure,PKI)框架下基于数论难题构造的LRS不能有效抵抗量子算法的攻击,同时具有复杂的公钥证书管理问题;第二,现有的格上LRS计算效率低下,通信代价较高;第三,格上基于身份的可链接环签名(Identity-Based Linkable Ring Signature,IBLRS)无法提供对用户访问权限的细粒度控制,且不能更好满足用户身份匿名性的需求。针对上述提到LRS存在的问题,本文开展格上LRS方案的研究工作,主要研究内容如下。(1)针对基于数论难题构造的LRS方案不能有效抵抗量子算法的攻击,同时无法避免复杂的用户公钥证书管理等问题,将基于身份的密码学引入LRS方案,利用原像抽样(Sample Pre)和拒绝采样(Rejection Sampling)等算法设计了格上IBLRS方案,并在随机谕言机模型(Random Oracle Model,ROM)下证明了该方案具备无条件匿名性、不可伪造性、可链接性。与现有类似方案相比,所提方案的用户密钥生成时间和签名验证时间均有所改善。实验结果表明,在100-bits安全水平下,该方案的密钥生成时间和签名验证时间相较于其他类似方案分别减少了约64.53%、38.21%。(2)针对现有的格上LRS方案的签名计算效率低下,通信和存储开销过大等问题,基于陷门生成(Trapdoor Generation)算法和拒绝采样(Rejection Sampling)等技术提出一个NTRU格上IBLRS方案,该方案的安全性可归约至NTRU格上的小整数解(NTRU-SIS)难题。与现有方案相比,本方案具有更小的公、私钥,当环成员数量较小(例如:N≤8)时,签名尺寸也有所优化。由于该方案仅涉及多项式环上的乘法和小整数模运算,签名同样具有较高的计算效率。实验结果表明,在80-bits安全水平下,该方案的签名生成和验证时间相较于其他类似方案分别减少了约44.951%、33.503%。(3)为了弥补格上IBLRS方案无法细粒度控制用户的访问权限,且不能更好的实现用户匿名性等不足,基于GPV陷门函数和拒绝采样(Rejection Sampling)等技术提出一个格上基于属性的可链接的环签名(Attributed-Based Linkable Ring Signature,ABLRS)方案。与IBLRS方案相比,由一系列属性表示用户身份,继而使用属性集管理用户的签名权限,具有更强的匿名性。此外,该方案可检测用户是否使用同一个私钥进行了两次或多次签名。与现有的类似方案相比,该方案具有较短的系统公钥、私钥。实验结果表明,在100-bits安全水平下,该方案的签名生成和验证效率分别提高了约58.82%、36.91%。图11幅,表25个,参考文献85篇。

关键词：可链接环签名格基于身份小整数解随机谕言机模型

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无双线性映射的无证书签名算法研究

无双线性映射的无证书签名算法研究

作者：胡冰洁陕西师范大学

学位级别：硕士

无证书公钥密码机制可在解决传统公钥密码机制证书管理问题的同时避免身份公钥密码机制的密钥托管问题,因此受到广泛关注。无证书签名是现代密码学的重要组成部分,也是信息安全的核心技术之一。其在继承无证书公钥密码机制优势的同时,... 详细信息

无证书公钥密码机制可在解决传统公钥密码机制证书管理问题的同时避免身份公钥密码机制的密钥托管问题,因此受到广泛关注。无证书签名是现代密码学的重要组成部分,也是信息安全的核心技术之一。其在继承无证书公钥密码机制优势的同时,可对信息完整性进行检验、对信息发送者的身份进行验证、避免用户的抵赖行为,为信息传递提供了可靠性保障。无证书聚合签名在无证书签名的基础之上,可同时给多个消息、多个用户提供不可否认服务;可在网络带宽受限的前提下,将多个签名压缩至一个签名,有效减少签名的储存空间;同时,可把多个签名的验证简化至一次验证,减少了签名验证的工作量。现有的部分无证书签名和无证书聚合签名在安全性和计算效率方面存在不足,要么无法抵抗用户的公钥替换攻击,无法满足现实应用环境对方案强安全性的要求;要么基于双线性对构造或者使用了大量的点乘运算,使得方案的运算量较大,计算效率降低。鉴于无证书签名和无证书聚合签名的固有优势（不需要证书管理,不存在密钥托管）,其在一些资源受限、网络环境受限且需要进行信息传递以及大量签名验证的场景中需求量较大。因此本论文对此进行深入研究,提供可同时满足强安全性、高计算效率的无证书签名和无证书聚合签名方案。具体来说,主要有以下研究成果:（1）设计一个新的安全高效的无双线性对的无证书签名方案,在随机谕言机模型下基于椭圆曲线离散对数问题对方案的不可伪造性进行证明;并在此基础上,对方案的无密钥托管性、不可否认性和前/后向安全性进行分析说明;效率分析得知,该方案在签名阶段仅使用了 3个点乘运算,在验证阶段仅使用了 4个点乘运算。相较于现有方案,该方案具有较强的安全性和较高的计算效率。（2）设计一个新的安全高效的无双线性对的无证书聚合签名方案,在随机谕言机模型下基于椭圆曲线离散对数问题对方案的不可伪造性进行分析说明;并在此基础上,对新方案的无密钥托管性、公开验证性和不可否认性进行分析说明;效率分析得知,该方案在签名阶段仅使用了 3个点乘运算,在验证阶段仅使用了 4个点乘运算。相较于现有方案,该方案具有较强的安全性和较高的计算效率。

关键词：无证书密码体制无证书签名离散对数问题随机谕言机模型无双线性对

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无双线性映射的无证书代理签名算法研究

无双线性映射的无证书代理签名算法研究

作者：韩瑞莉陕西师范大学

学位级别：硕士

随着智能设备和智能网络在物联网、医疗系统中的不断发展,多样化的存储方式给用户带来了丰富的体验。用户在享受便捷服务的同时安全性也随之而来。如何保证数据的完整性和安全性问题也逐渐成为人们关注的焦点。数字签名作为信息安全中... 详细信息

随着智能设备和智能网络在物联网、医疗系统中的不断发展,多样化的存储方式给用户带来了丰富的体验。用户在享受便捷服务的同时安全性也随之而来。如何保证数据的完整性和安全性问题也逐渐成为人们关注的焦点。数字签名作为信息安全中一个重要安全机制,它在保障不可否认性和数据信息完整性等方面有着举足轻重的地位。无证书签名体制因其不需要额外证书管理和密钥托管的优势,在近年来得到许多学者的广泛研究。代理签名因其可以通过授权委托下属等行使签名权,使得该方案在实际中仍具有较高的研究意义。但现存的许多代理签名方案因在代理授权阶段过程中未绑定代理者的身份信息,极有可能导致方案在代理授权及签名阶段遭受攻击。本文主要对现有的无证书代理签名和无证书代理聚合签名方案进行分析,结合无证书密码体制与代理签名体制的优势,提出了一个安全高效的无证书代理签名和无证书代理聚合签名方案。针对现有方案中存在的密钥替换攻击和代理签名者的否认攻击,作出分析并改进,本文具体内容如下:（1）基于现有的代理签名方案,设计了一个新的安全高效的无双线性映射的无证书代理签名方案。在该方案中,将秘密值生成算法提前至部分密钥生成之前,将用户的部分公钥与KGC生成的部分公钥进行绑定,有效防止了密钥托管问题和密钥替换攻击问题。在方案的部分代理钥生成阶段,将代理者的身份和原签名者的身份进行绑定,有效防止了代理签名者的否认,使得该代理签名具有强不可否认性。并对其在随机谕言机模型下基于椭圆曲线离散对数问题下的正确性和不可伪造性进行证明。（2）分析现有的代理聚合签名方案,一部分方案使用双线性对运算和求逆运算等计算复杂度较高等问题,一些方案中存在密钥替换攻击、代理者否认攻击及合谋攻击等安全性问题;针对这些不足,设计一个新的安全高效的无双线性映射的无证书代理聚合签名方案。方案可以抵抗敌手的密钥替换攻击和恶意代理者的否认攻击。之后对提出进行方案正确性、不可伪造性和不可否认性分析,结果表明,我们的方案具有一定的优势。

关键词：代理签名无证书密码体制随机谕言机模型聚合签名

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无对的可转换去中心基于属性指定证实者签名

闽南师范大学学报（自然科学版） 2020年第2期33卷 36-43页

作者：张健黄振杰杨晓莉福建省粒计算及其应用重点实验室福建漳州363000 闽南师范大学计算机学院福建漳州363000

将基于属性与指定证实者签名结合,并引入去中心的概念,研究去中心基于属性指定证实者签名.基于证据隐藏证明协议,构造一个无双线性对的可转换去中心基于属性指定证实者签名方案,并在随机谕言机模型下证明其安全性.

关键词：数字签名基于属性签名指定证实者签名去中心可转换随机谕言机模型