同时签名和环签名的研究

论文摘要

公平交换数字签名问题是密码学的一个基本问题,在电子商务中有着广泛的应用,同时签名是解决公平交换的一个新的工具。在一个同时签名方案中,两个实体共同生成两个没有绑定的签名,直到其中一方公开一个额外的信息（称为“重要信息”）。“重要信息”公开后,两个签名都将与它们真实的签名者同时绑定。同时签名是一种比较经济的公平交换数字签名的方法,它不需要仲裁者,这一点远远优于以往的方法,为公平交换提供了一种全新的思路,但代价是不能够达到完全的公平性。同时签名是比较经济实用的,可以在电子商务中广泛应用。而将两方同时签名方案推广到多方,被公认是同时签名研究中的一个难点和热点。现有的同时签名方案大多数是在环签名的基础上构造的,因为环签名可以被看作是简化了的群签名,它保护签名者的匿名性不被泄露,即环签名可以提供我们所需要的模糊性。因为环签名克服了群签名中群管理员权限过大的缺点,对签名者是无条件完全匿名的,所以在匿名电子选举、电子政务、电子现金系统、密钥管理中的密钥分配以及多方安全计算中都有着广泛的应用,成为当前研究的热点。本文重点研究了环签名和同时签名中的多方同时签名,并结合基于身份的签名,所作的主要工作包括:（1）根据多方同时签名的特点,改进了Dongvu Tonien等人提出的多方同时签名方案,将基于身份的签名结合进去,构造了一个新的基于身份的多方同时签名方案,从而使该方案将身份与公钥绑定,降低了管理成本;（2）通过对Zhang-Kim环签名方案的分析、改进,在（1）中所做的基于身份的多方同时签名方案的基础上,加以修改,重新构造了一个新的基于身份和双线性对的环签名方案,该方案比Zhang-Kim方案的效率更高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数字签名的简单介绍
• 1.2 同时签名的研究目的和意义
• 1.3 同时签名的国内外研究和发展
• 1.4 环签名的研究目的和意义
• 1.5 论文的研究内容及章节安排
• 1.6 本章小结
• 2 相关的密码学基础知识
• 2.1 椭圆曲线的基本理论
• 2.1.1 椭圆曲线的提出
• 2.1.2 椭圆曲线的概念
• 2.1.3 椭圆曲线上的加法
• 2.1.4 椭圆曲线的发展
• 2.2 双线性对的基础知识
• 2.3 哈希（Hash）函数
• 2.4 困难问题及假设
• 2.4.1 整数分解（IF）问题
• 2.4.2 RSA问题
• 2.4.3 强RSA问题
• 2.4.4 离散对数问题（DLP）
• 2.4.5 Diffie-Hellman问题
• 2.5 本章小结
• 3 同时签名
• 3.1 数字签名的基本原理
• 3.1.1 密码体制
• 3.1.2 数字签名原理
• 3.1.3 数字签名的特点
• 3.2 同时签名基本原理
• 3.2.1 同时签名的提出及基本概念
• 3.2.2 同时签名的基本算法
• 3.2.3 同时签名的基本运行模式
• 3.3 几个具体的同时签名方案
• 3.3.1 第一个同时签名方案
• 3.3.2 完善同时签名方案
• 3.3.3 非对称同时签名
• 3.3.4 三方同时签名
• 3.4 多方同时签名
• 3.4.1 多方同时签名的提出及基本运作方式
• 3.4.2 多方同时签名的算法
• 3.4.3 一个具体的多方同时签名方案
• 3.5 一个新的基于身份的多方同时签名方案
• 3.5.1 身份密码学
• 3.5.2 基于身份的多方同时签名的算法
• 3.5.3 基于身份的多方同时签名协议
• 3.5.4 新方案的安全性分析
• 3.6 本章小结
• 4 环签名基本原理
• 4.1 环签名的提出和研究发展
• 4.2 环签名存在的问题及研究方向
• 4.3 环签名的基本原理
• 4.4 环签名的一般模型
• 4.5 环签名的安全性要求
• 4.6 群签名的基本原理以及同环签名的比较
• 4.6.1 群签名的基本原理
• 4.6.2 群签名的性质
• 4.6.3 产生群签名的步骤
• 4.6.4 环签名与群签名的比较
• 4.7 一个新的基于身份和双线性对的环签名方案
• 4.7.1 Zhang-Kim的基于身份的环签名方案
• 4.7.2 一个新的基于身份和双线性对的环签名方案的算法
• 4.7.3 新方案的安全性分析
• 4.7.4 新方案与Zhang-Kim方案的比较
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 下一步需要做的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录