可快速撤銷的群簽名方案研究與設計.pdf

1、隨著計算機和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，日益普及的互聯(lián)網(wǎng)為我們提供了大量的經(jīng)濟利益和生活便利的同時，也帶來了大量的信息安全問題，如個人隱私信息、商業(yè)與軍事機密信息的泄露、篡改和偽造等安全威脅。因此，不可否認性、數(shù)據(jù)完整性和身份認證等特性的數(shù)字簽名技術在信息安全中發(fā)揮重要作用，并廣泛運用于商業(yè)、金融業(yè)、軍事等領域。
　　數(shù)字簽名是現(xiàn)實紙質(zhì)簽名的電子形式，通常與消息一起在通信網(wǎng)絡中傳輸，能夠幫助人們確認消息是否由合法發(fā)送方簽名并發(fā)送的，以及確

2、定消息的完整性。隨著計算機網(wǎng)絡和通信技術的迅猛發(fā)展，能夠滿足不同現(xiàn)實場景和特性的特殊群簽名成為了重點研究方向，群簽名作為特殊數(shù)字簽名中重要的一員，也受到了高度重視。群簽名系統(tǒng)中，合法群成員能夠以群的名義執(zhí)行簽名，接收者只能確認簽名是否由群成員簽署，并不能確認簽名者的身份。特殊情況下，如簽名信息被舉報，群管理員能打開簽名獲得簽名者的身份信息，追蹤到惡意成員。正是由于這些特性，群簽名被廣泛運用于電子選舉、電子投標等眾多電子政務、商務活動中。

3、所以，研究和設計滿足特殊場景需求的安全、高效的群簽名方案有很重要的實用價值。
　　由于群簽名的現(xiàn)實運用場景需求，群成員往往是隨時可能加入和退出的，這要求群簽名不僅能保證基本的安全性和滿足較低的簽名、驗證代價，還要有高效、靈活的成員撤銷過程。雖然目前已經(jīng)有許多群簽名方案被提出，但絕大多數(shù)方案不能兼顧以上需求，尤其是如何實現(xiàn)群簽名中成員高效、靈活撤銷仍是一個備受關注的問題。此外，許多群簽名方案仍未實現(xiàn)非關聯(lián)性。因此，本文主要研究方向是

4、研究和設計滿足非關聯(lián)性的高效成員撤銷群簽名方案。
　　本文主要研究工作如下:
　　首先，描述了群簽名的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并分析了已有群簽名方案仍存在的主要缺陷。
　　其次，對陳澤文的基于中國剩余定理的群簽名方案進行分析和改進，將陳方案與子集覆蓋框架中的完備子樹方法相結合，實現(xiàn)了無需第三方輔助簽名或驗證的情況下達到非關聯(lián)性，同時，無需改變其它成員私鑰實現(xiàn)群成員安全、高效地加入和撤銷。還通過改變密鑰分發(fā)策略實現(xiàn)了防權威陷害攻

5、擊。然后分析了本方案的安全性和效率，并與現(xiàn)有類似方案對比。本方案滿足非關聯(lián)性、防權威陷害攻擊、防聯(lián)合攻擊和防偽造攻擊等安全性，并在整體開銷上具有一定的優(yōu)勢。
　　第三，針對Camenisch-Stadler群簽名方案未實現(xiàn)成員撤銷和抗聯(lián)合攻擊問題，提出一種可快速撤銷群成員的群簽名方案，并滿足抗聯(lián)合攻擊。本方案將子集覆蓋框架中的完備子樹方法和子集差分方法分別與Camenisch-Stadler方案相結合，提出兩個在計算和存儲開銷上各

6、有優(yōu)勢的群簽名方案，適應不同簽名場景。二者都滿足群成員的快速加入和撤銷，且不必更改其他群成員的密鑰信息。同時，通過在成員注冊時添加一個知識簽名，實現(xiàn)了防聯(lián)合攻擊。從本方案的安全性和效率分析結果可知，本方案不僅滿足匿名性和防聯(lián)合攻擊，還滿足防偽造攻擊、權威陷害攻擊和非關聯(lián)性;效率方面，僅增加了少量的群成員證書長度，實現(xiàn)了常數(shù)級的簽名和驗證開銷。在與已有方案的對比中顯示了本方案在整體開銷上的優(yōu)勢。
　　最后，分析和總結了群簽名方案仍然