基于身份環(huán)簽名的研究.pdf

1、隨著計算機和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，人類生活方式發(fā)生了巨大的變化，得到更多的便利，但是，相應的信息安全問題也隨之而來?，F(xiàn)代密碼學已成為信息安全技術的核心，而數(shù)字簽名是現(xiàn)代密碼學的基礎和重要保證，在保護網(wǎng)絡通信安全方面起著重要的作用。 數(shù)字簽名是對傳統(tǒng)手寫簽名的模擬，在身份識別、數(shù)據(jù)完整性、抗抵賴性等方面具有廣泛的應用，特別是在電子商務、電子政務等應用領域，數(shù)字簽名是其關鍵技術之一。隨著數(shù)字簽名研究的不斷深入，近年來在理論和應用研究上

2、相繼出現(xiàn)了許多具有特殊性質或特殊功能的數(shù)字簽名，如盲簽名、門限簽名、群簽名、環(huán)簽名、多重簽名和代理簽名等。 環(huán)簽名的概念是2001年由Rivest，Shamir和Tauman三人提出的，環(huán)簽名可以實現(xiàn)簽名者的無條件匿名性，即任何人都無法追蹤到簽名人的身份，在環(huán)簽名生成過程中，真正的簽名者任意選取一組成員（包含它自身）作為可能的簽名者，用自己的私有密鑰和其它成員的公開密鑰對文件進行簽名。簽名者選取的這組成員稱作環(huán)，生成的簽名稱作環(huán)

3、簽名。簽名接收者能證明簽名者是來自環(huán)中的某一個成員但卻無法確定簽名者的真實身份。 代理簽名是一種特殊的簽名形式，它是由Mambo，Usudu和Okamoto于1996年首次提出的。在代理簽名中，原始簽名人可以自己的簽名權利委托給可靠的代理人，讓代理人代表原始簽名者行使簽名權利。 代理環(huán)簽名是代理簽名與環(huán)簽名的結合，在代理簽名方案里，有關代理簽名者的隱私保護問題在許多應用場合都非常重要。考慮如下場景：一個原始簽名者將自己的

4、簽名權委托給一個可靠代理人的集合，集合中的任何人都可以代表原始簽名人進行簽名。比如董事長將簽名權委托給董事會，董事會成員代表董事長進行匿名簽名。為了解決這種需求，Zhang等結合代理簽名與環(huán)簽名，提出代理環(huán)簽名的概念，并給出第一個基于身份的代理環(huán)簽名方案，隨后Amit等提出另一個基于身份代理環(huán)簽名方案。代理環(huán)簽名允許一個原始簽名者將他的簽名權力授權給一組代理簽名者，之后這組代理簽名者中任何一個成員可以代表原始簽名者對消息進行簽名，并且保

5、證自己身份的匿名性，代理環(huán)簽名很好的解決了代理簽名者隱私保護問題。 指定驗證者簽名的概念在1996年由Jakobsson，Sako和Impagliazzo首次提出。在一個指定驗證者簽名方案中，只有指定的簽名者可以驗證簽名并確認該簽名來自某個環(huán)成員，由于指定驗證者的公鑰和簽名者的公鑰都包含在簽名驗證過程中，所以指定驗證者可以模擬生成有效簽名，該簽名與實際簽名者生成的簽名無法區(qū)分，所有人都可以驗證該模擬簽名，但是除了指定驗證者，沒有

6、人可以確定該簽名來自環(huán)成員還是指定驗證者，但是任何人都可以確定只有兩個潛在的簽名者，一旦簽名在指定驗證者接收前被第三方在線劫獲，就可以確定該簽名由原始簽名者生成。為了避免這種風險，Saeednia，Kramer和Markovitch在2003年具體提出了強指定驗證者的概念，即任何人都能生成一個具有相同分布的副本，使之與原始簽名不能區(qū)分。簽名者利用指定驗證者的公鑰對簽名進行加密，或者將指定驗證者的公鑰包含在簽名生成算法中，這樣只有指定驗證

7、者可以使用自身私鑰對簽名進行驗證。 本文主要針對當前環(huán)簽名相關方案和應用進行分析、設計和研究，取得的主要工作成果歸納如下： ●對環(huán)簽名的研究熱點及研究進展進行了總結，對具有不同性質的環(huán)簽名（門限環(huán)簽名、關聯(lián)環(huán)簽名、可否認環(huán)簽名、可撤銷匿名性環(huán)簽名等）和各種基于環(huán)簽名的數(shù)字簽名形式（代理環(huán)簽名、盲環(huán)簽名、環(huán)簽密等）的性質和研究現(xiàn)狀進行了簡單介紹。 ●將代理簽名與環(huán)簽名相結合，以雙線性對為基礎，提出一個高效的基于身份

8、代理環(huán)簽名方案。與Zhang方案和Amit方案相比較，新方案將計算消耗最大的雙線性對運算次數(shù)從O（n）降到了O（1），大大降低了運算量，具有更高的計算效率。我們證明本方案滿足簽名者匿名性、可驗證性、不可否認性和可區(qū)分性。并在隨機預言模型下基于CDHP難解問題，利用環(huán)簽名分叉引理證明了新方案的簽名不可偽造性。 ●給出一個強指定驗證者環(huán)簽名方案的基本模型，提出一個高效的基于身份的強指定驗證者環(huán)簽名方案。在隨機預言模型下證明了該方案滿

9、足簽名不可偽造性、對指定驗證者的簽名匿名性和對第三方的簽名匿名性，同時分析了該方案的計算效率，與同類方案相比較，新方案在保證安全性的前提下，效率更高。 ●對一個基于身份的環(huán)簽名方案和一個基于身份的環(huán)簽密方案進行安全性分析，提出有效的攻擊算法，即通過尋找簽名算法中的陷門信息，并結合環(huán)成員公鑰進行環(huán)成員窮舉等式驗證的方式，來確定實際簽名者的身份，證明兩個方案都不滿足簽名者無條件匿名性，指出一個安全的環(huán)簽名算法必須按照Adam Ben

10、der定義來實現(xiàn)簽名者的無條件匿名性。 ●基于一個基于身份的環(huán)簽名方案、盲簽名和多重驗證技術，并結合RSA密碼系統(tǒng)，提出了一個完備的匿名電子投票方案，可以實現(xiàn)合法簽名者身份的無條件匿名性，并能防止選票信息中途泄露，較好的避免了選票碰撞、投票人欺詐、投票機構欺騙或聯(lián)合欺騙等非法行為。 下一步的研究工作包括： ●設計具有更高可證安全性的環(huán)簽名方案，改進安全性證明方法。不僅僅在隨機預言模型中證明其安全性，還要在標準模型