具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼體制的研究與設計.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡、信息技術的飛速發(fā)展，普通的數(shù)字簽名和公鑰加密系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足社會的需要。于是，人們提出了具有特殊性質(zhì)或特殊功能的公鑰密碼體制。具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼系統(tǒng)包括具有特殊性質(zhì)的公鑰加密系統(tǒng)和具有特殊性質(zhì)的數(shù)字簽名體制。近年來，根據(jù)各種實際應用背景的需要，許多國內(nèi)外學者和專家對具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼體制展開了深入的研究，提出了許多具有特殊功能的公鑰密碼體制。然而，就目前所知，對于具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼體制的研究還不夠完善，仍然有

2、很多問題尚未解決，遺留了許多公開問題。因此，本文針對具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼體制中存在的問題進行了深入的研究，并提出了一些有效的解決方案。本論文的主要研究成果如下： 1.從通信帶寬的角度來考慮，基于身份的短代理簽名方案的研究非常有意義。然而，目前對基于身份的短代理簽名的研究并不廣泛。因此，本文對基于身份的短代理簽名方案進行了研究和設計。首先提出了一個新的代理鍵產(chǎn)生協(xié)議，該協(xié)議首次將授權證書作為代理簽名的公鑰，并將該協(xié)議與現(xiàn)有的一個

3、基于身份的簽名方案結(jié)合構(gòu)造了一個新的基于身份的短代理簽名方案(與其他基于身份的簽名方案的構(gòu)造相類似)。然后，對新方案的安全性進行了分析，并將該方案與現(xiàn)有的方案進行了性能比較。由于新方案省去了重建代理簽名公鑰的過程，所以新方案與現(xiàn)存的方案相比具有以下優(yōu)點：產(chǎn)生的簽名短、簽名的驗證速度快。 2.盲簽名的研究在具有特殊性質(zhì)的公鑰密碼系統(tǒng)中是一個重要的課題，許多學者對此作過深入的研究，并提出了很多方案。但是他們的方案就安全性歸約來講并不

4、十分有效。就我們所知，Pointcheval和Stern的開放問題“在隨機預言機模型下設計歸約復雜性即是鍵規(guī)模的多項式又是盲簽名執(zhí)行次數(shù)的多項式的盲簽名方案”仍然沒有解決。因此，本文對(基于身份的)盲簽名方案進行了研究與設計。提出了一個盲簽名方案，并在隨機預言機模型下進行了形式化可證安全證明，安全性證明的歸約是盲簽名交互次數(shù)和鍵規(guī)模的多項式。另外，在標準模型下，利用Gentry的基于身份的加密方案，提出了第一個完全并發(fā)安全、不需要公共引

5、用字符串、具有緊的安全歸約的基于身份的盲簽名方案。 3.基于身份的(限制性)部分盲簽名方案在電子現(xiàn)金等系統(tǒng)中有著廣泛的應用，目前已經(jīng)有許多此類方案提出。但是目前的方案就計算效率來講并不十分有效。因此，本文對基于身份的(限制性)部分盲簽名方案進行了研究和設計。首先對Chen等人提出的基于身份的限制性部分盲簽名方案進行了安全性分析，指出他們的方案是不安全的，不滿足限制特性。然后對該方案進行了改進，提出了一個新的基于身份的限制性部分盲

6、簽名方案，也提出了一個新的基于身份的部分盲簽名方案，最后，對提出的新方案的安全性進行了分析，證明了其安全性，并將提出的新方案與現(xiàn)有的方案進行了性能比較，比較結(jié)果顯示，新方案降低了計算代價。 4.(盲)代理多重簽名是最近幾年出現(xiàn)的一個研究熱點。到目前，已經(jīng)有許多的(盲)代理多重簽名方案被提出。但是大部分提出的方案就安全性來講值得懷疑。因此，本文對(盲)代理多重簽名方案進行了研究和設計。首先對目前存在的一些(盲)代理多重簽名方案的安

7、全性進行了分析，發(fā)現(xiàn)這些方案是不安全的，都存在原始簽名人偽造攻擊，即任何一個原始簽名人能夠偽造有效的(盲)代理多重簽名。然后，為了克服這些問題，提出了若干改進的(盲)代理多重簽名方案。提出的新方案不僅克服了原來方案的缺點，并證明是安全的，而且具有更好的性能。 5.就目前所知，雖然代理重加密和代理重簽名從提出到現(xiàn)在已有10年左右，但是對于它們的研究還處于發(fā)展階段，國內(nèi)外關于基于身份的代理重加密和代理重簽名的學術論文屈指可數(shù)。因此，

8、本文對基于身份的代理重加密和代理重簽名方案進行了研究和設計。首先在Waters的基于身份的加密體制基礎上，提出了第一個在標準模型下完全可證明安全的基于身份的代理重加密方案。然而，該方案具有Waters加密體制的內(nèi)在缺點，那就是需要許多的公共參數(shù)以及松散的安全歸約。然后，為了克服該缺陷，提出了另一個具有短的公共信息、緊的安全歸約、在標準模型下完全可證明安全的基于身份的代理重加密方案。最后，提出了第一個實用的、具有短的公共信息、緊的安全歸約

9、、在標準模型下完全可證明安全的基于身份的代理重簽名方案。 6.本文對基于身份的分層加密和分層簽名方案進行了研究和設計。首先對Au等人提出的基于身份的分層加密體制和分層簽名體制進行了安全性分析，指出這兩個方案存在的安全漏洞。然后，提出了一個新的基于身份的分層加密系統(tǒng)，并在標準模型下進行了形式化可證安全證明。最后，將提出的系統(tǒng)與現(xiàn)有的基于身份的分層加密系統(tǒng)進行了比較。比較結(jié)果顯示，提出的方案具有以下優(yōu)點：緊的安全歸約復雜性，固定的密